一种光伏面板抑电防尘涂层及其制备方法

本发明属于涂料，尤其涉及一种光伏面板抑电防尘涂层及其制备方法。

背景技术：

1、光伏发电是清洁能源利用的核心形式之一，光伏面板的光电转换效率直接决定发电收益。在实际户外服役过程中，面板表面灰尘沉积会遮蔽入射光，导致光伏发电效率显著下降，在风沙多发的干旱地区损失更为严重。研究表明，光伏玻璃表面与风沙颗粒摩擦产生的静电荷是灰尘吸附的主要驱动力，静电荷形成的静电场可将灰尘颗粒牢固吸附于面板表面。

2、现有光伏面板防尘技术多属于“被动后处理”：导电涂层试图泄放已产生的电荷，但普遍存在透光率下降、易失效的缺陷；除尘仅能清除已吸附灰尘，需额外投入能耗，且属于治标不治本的事后处理；超疏水涂层依赖雨水冲刷实现自清洁，在干旱地区无法发挥作用。上述技术均未触及静电产生的机制，无法从源头减少静电荷的生成和积累，难以实现长效、低能耗的防尘效果。

3、聚合物接触起电领域的研究表明，聚合物摩擦起电时伴随自由基生成，且自由基与静电荷共定位并显著稳定电荷，聚合物接触起电过程中，能诱导化学键断裂存在两种路径：均裂生成自由基，异裂生成静电荷，两者之间存在竞争与协同关系。可见，通过引入自由基清除剂淬灭自由基，可阻断电荷的稳定化路径，减少静电荷积累。

4、聚二甲基硅氧烷（pdms）具有可见光区透光率、耐候性优异、表面能低、成膜性好等优势，是光伏面板涂层的理想基体材料之一。然而，常用自由基清除剂dpph直接掺入会与pdms固化体系中的铂催化剂发生相互作用，导致催化剂中毒、硅氢加成反应无法进行，体系难以交联固化；若放弃pdms而改用其他高分子（如聚氨酯、环氧树脂等），则需在透光率、耐紫外老化、表面疏水性等综合性能上做出妥协，无法兼顾综合性能。因此，开发一种既能保留pdms基体的优异性能，又能有效引入自由基清除剂实现源头抑电防尘的涂层制备方法，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种光伏面板抑电防尘涂层及其制备方法，通过在涂层中引入自由基清除剂（dpph或维生素e），淬灭自由基，可从源头上阻断电荷稳定化路径，减少净电荷积累，从而降低灰尘静电吸附，在保证高透光率与耐候性的前提下，实现了光伏面板的长效防尘。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种光伏面板抑电防尘涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、（1）预处理：对光伏玻璃进行清洁；

4、（2）配制与固化：按照a组分：b组分：正己烷质量比为10：1：5~15称取原料，搅拌混合，采用溶胀后处理或直接掺杂法处理，并均匀涂覆于步骤（1）预处理后的光伏玻璃表面，经加热固化后得到抑电防尘涂层。

5、进一步的，步骤（1）中，所述清洁的具体过程为：将光伏玻璃依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗各15min，氮气吹干后，置于紫外臭氧清洗机中处理20min。

6、进一步的，步骤（2）中，采用所述溶胀后处理时具体为：

7、按照a组分：b组分：正己烷质量比为10：1：5~15称取原料，磁力搅拌混合，得到预聚物体系；将配制的预聚物体系均匀刮涂于所述预处理后的光伏玻璃表面，控制湿膜厚度，并进行部分加热固化，得到部分固化的未完全交联底层；

8、随后将dpph与有机溶剂超声溶解，得dpph溶液，将配制好的dpph溶液均匀涂覆于所述未完全交联底层的表面，静置渗透，随后经完全加热固化，得到抑电防尘涂层。

9、更进一步的，所述a组分为聚（二甲基-甲基乙烯基）硅氧烷预聚物；所述b组分为聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）和铂催化剂，所述铂催化剂为铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷，含量比例为：聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）与铂催化剂按照质量比为1：（1~10）ppm。

10、更进一步的，所述磁力搅拌时间为20min；所述湿膜厚度为100μm；所述部分加热固化的温度为60~80℃，时间为10~30min；

11、所述有机溶剂为乙腈或乙酸乙酯；所述dpph溶液的浓度为50~100mg/l；静置渗透时间为10~60min；完全加热固化的温度为60~80℃，时间为2~4h。

12、进一步的，步骤（2）中，采用所述直接掺杂法处理时具体为：

13、按照a组分：b组分：正己烷质量比为10：1：5~15称取原料，搅拌、超声脱泡，得到预聚物体系；将配制的预聚物体系均匀刮涂于所述预处理后的光伏玻璃表面，控制湿膜厚度，加热固化，得到抑电防尘涂层。

14、更进一步的，所述a组分为聚（二甲基-甲基乙烯基）硅氧烷预聚物与维生素e的混合物，所述维生素e的添加量为0.3~0.5wt%；所述b组分为聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）和铂催化剂；所述铂催化剂为铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷，含量为：聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）与铂催化剂按照质量比为1：（1~10）ppm。

15、更进一步的，所述搅拌的时间为10min，超声脱泡的时间为5min；所述湿膜厚度为100μm；所述加热固化的温度为60~80℃，时间为2~4h。

16、还提供了一种抑电防尘涂层，由所述光伏面板抑电防尘涂层的制备方法制备得到。

17、还提供了所述抑电防尘涂层在光伏面板表面静电抑制与防尘防护中的应用。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

19、（1）本发明通过引入自由基清除剂淬灭摩擦诱导产生的自由基，阻断静电荷的稳定化路径，从生成源头减少表面电荷积累，真正实现主动抑电防尘，颠覆了传统“事后治理”的技术路径，从根本上提升了防尘效果的长效性与普适性。

20、（2）本发明的溶胀法后处理工艺，通过先部分固化形成网络、再溶胀渗透引入功能分子的方式，减少了dpph导致铂催化剂中毒、体系无法固化的难题，在保留pdms优异性能的前提下实现了dpph的有效掺杂，同时，户外暴露前期防尘响应迅速，适用于风沙频发、对短期防尘性能要求高的场景。

21、（3）本发明维生素e直接掺杂法在长期服役时稳定性更优，且工艺简单，可一步成膜，适合规模化生产，适合大型光伏电站等对长期运维成本、耐候稳定性要求高的场景。

22、（4）本发明制得的涂层透光率≥90%，满足光伏面板的光学要求；表面静电荷较高分子涂层降低40%以上，灰尘覆盖率降低35%以上；户外100天实景验证积尘量减少30%以上，兼具优异的初始抑电效果与长期防尘稳定性。

23、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种光伏面板抑电防尘涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述清洁的具体过程为：将光伏玻璃依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗各15min，氮气吹干后，置于紫外臭氧清洗机中处理20min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，采用所述溶胀后处理时具体为：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述a组分为聚（二甲基-甲基乙烯基）硅氧烷预聚物；所述b组分为聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）和铂催化剂，所述铂催化剂为铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷，含量比例为：聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）与铂催化剂按照质量比为1：（1~10）ppm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述磁力搅拌时间为20min；所述湿膜厚度为100μm；所述部分加热固化的温度为60~80℃，时间为10~30min；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，采用所述直接掺杂法处理时具体为：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述a组分为聚（二甲基-甲基乙烯基）硅氧烷预聚物与维生素e的混合物，所述维生素e的添加量为0.3~0.5wt%；所述b组分为聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）和铂催化剂；所述铂催化剂为铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷，含量为：聚（二甲基-甲基氢硅氧烷）与铂催化剂按照质量比为1：（1~10）ppm。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为10min，超声脱泡的时间为5min；所述湿膜厚度为100μm；所述加热固化的温度为60~80℃，时间为2~4h。

9.一种抑电防尘涂层，其特征在于，由权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到。

10.如权利要求9所述的抑电防尘涂层在光伏面板表面静电抑制与防尘防护中的应用。