一种光伏组件用增透自洁涂料的制作方法

本发明属于涂料，具体涉及一种光伏组件用增透自洁涂料。

背景技术：

1、光伏发电作为一种可持续、清洁的能源技术，受到了广泛关注和应用。然而，光伏组件在长期户外运行过程中，始终面临两大制约发电效率提升的核心瓶颈：一是光伏玻璃表面的菲涅尔反射会造成的入射光损失；二是表面灰尘、油污、鸟粪等污染物的持续沉积，会导致发电效率下降，年均维护成本高。

2、现有技术cn119752265a公开了一种光伏组件用增透自清洁涂料及其制备方法，采用溶胶-凝胶法合成sio2颗粒溶胶，三氟丙基三乙氧基硅烷与sio2颗粒表面的羟基发生缩合反应，三氟丙基暴露在sio2颗粒表面降低表面能以甲基化高亚氨基三聚氰胺为交联剂形成三维网络结构，实现了一定的增透和疏水自洁效果。但该技术仍存在以下缺陷：一是采用固定疏水润湿性设计，在年降水量＜400mm的西北干旱区、倾角＜15°的屋顶光伏场景下完全失效，且水分蒸发后易残留环形水痕造成二次遮挡；二是未设置抗静电机制，无法从源头抑制细颗粒静电吸附；三是采用含氟改性剂，存在环保风险且成本较高；四是增透结构简单，可见光平均透光率低，增透效果有限。

3、因此，本发明的目的在于提供一种光伏组件用增透自洁涂料，兼具高透光率、全场景自适应自洁能力且无氟环保，解决现有技术固定润湿性的场景限制问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种光伏组件用增透自洁涂料，通过光控亲疏可逆转换、单涂覆梯度增透、石墨烯抗静电三重协同机制，解决了现有光伏涂料单一润湿性无法适应全场景、增透与自洁功能冲突的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、一种光伏组件用增透自洁涂料，按质量份计，包括以下组分：

4、螺吡喃改性有机硅聚氨酯乳液50~70份、氧化锆纳米颗粒5~10份、实心二氧化硅纳米颗粒20~30份、空心二氧化硅纳米颗粒10~20份、表面改性石墨烯0.5~2份、二氧化钛/石墨相氮化碳（tio2/g-c3n4）复合光催化剂1~3份、分散剂0.1~1份、成膜助剂2~5份、流平剂0.1~0.5份、消泡剂0.1~0.5份和去离子水20~40份；

5、所述tio2/g-c3n4复合光催化剂中，tio2与g-c3n4的质量比为1~3:1。

6、进一步地，所述螺吡喃改性有机硅聚氨酯乳液由二羟乙基螺吡喃单体、聚二甲基硅氧烷二醇、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和二异氰酸酯共聚得到；

7、其中，二羟乙基螺吡喃单体、聚二甲基硅氧烷二醇、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和二异氰酸酯的质量比的质量比为1~5:10~20:30~50:5~10：15~25。

8、进一步地，所述氧化锆纳米颗粒的密度为5.89g/cm3，粒径为20~30nm；所述实心二氧化硅纳米颗粒的密度为2.2g/cm3，粒径为50~80nm；所述空心二氧化硅纳米颗粒的密度为0.8~1.0g/cm3，粒径为100~150nm，空心体积分数为60~70%。

9、进一步地，所述硅烷偶联剂表面改性的少层石墨烯为γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝的少层石墨烯；其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷与石墨烯的质量比为0.5~1:1。

10、进一步地，所述tio2/g-c3n4复合光催化剂表面包覆有二氧化硅（sio2）钝化层。

11、进一步地，所述tio2/g-c3n4复合光催化剂通过以下步骤的制备得到：

12、将三聚氰胺在500~600℃下煅烧1.5~3小时，自然冷却后得到g-c3n4；

13、将所述g-c3n4分散于去离子水中进行超声剥离，得到氮化碳纳米片分散液；

14、向所述氮化碳纳米片分散液中加入钛酸四丁酯，搅拌后进行水热反应，经离心、洗涤、干燥后得到tio2/g-c3n4复合光催化剂；

15、将所述tio2/g-c3n4复合光催化剂分散于醇类溶剂中，加入氨水和正硅酸乙酯进行包覆反应，经离心、洗涤、干燥后，得到表面包覆有sio2钝化层的tio2/g-c3n4复合光催化剂。

16、还包括一种光伏组件用增透自洁涂料的制备方法，用于制备所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，包括以下步骤：

17、(1)将氧化锆纳米颗粒、实心二氧化硅纳米颗粒、空心二氧化硅纳米颗粒和表面改性石墨烯加入去离子水中，加入分散剂，以2000~4000rpm高速分散30~60分钟，得到纳米颗粒分散液；

18、(2)向步骤(1)所得的纳米颗粒分散液中加入螺吡喃改性有机硅聚氨酯乳液，以400~600rpm搅拌均匀；

19、(3)向步骤(2)所得混合液中加入tio2/g-c3n4复合光催化剂、成膜助剂、流平剂和消泡剂，继续以400~600rpm搅拌20~30分钟；

20、(4)将步骤(3)所得混合液用1000目滤网过滤，得到光伏组件用增透自洁涂料。

21、还包括一种光伏组件用增透自洁涂料的应用方法，使用所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，采用辊涂、喷涂或刮涂工艺将所述涂料涂覆于光伏玻璃表面，涂覆厚度为10~20μm，先在室温下静置4~8小时，再于60℃下固化2小时。

22、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

23、将螺吡喃基团共价接枝到有机硅聚氨酯主链上，实现超快光响应亲疏可逆转换，响应速度快，解决了物理共混导致的相分离、透光率下降和耐久性差的问题。

24、实现了单涂覆自组装梯度折射率增透结构与光控亲疏功能的集成，增透与自洁同步提升。

25、本发明通过光催化分解有机物、光控亲疏可逆除尘、石墨烯抗静电抑制细颗粒吸附的三重协同自洁体系，适用于多种污染类型和气候场景。

26、采用两段式固化工艺（室温静置＋加热固化），既保证了纳米颗粒有充足时间完成梯度自组装，又实现了快速固化定型，可直接用于现有光伏生产线和老旧组件现场改造，与传统多层膜工艺相比降低了生产成本、提升了生产效率。

1.一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，按质量份计，包括以下组分：

2.如权利要求1所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，所述螺吡喃改性有机硅聚氨酯乳液由二羟乙基螺吡喃单体、聚二甲基硅氧烷二醇、聚四氢呋喃醚二醇、二羟甲基丙酸和二异氰酸酯共聚得到；

3.如权利要求1所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，所述氧化锆纳米颗粒的密度为5.89g/cm3，粒径为20~30nm；所述实心二氧化硅纳米颗粒的密度为2.2g/cm3，粒径为50~80nm；所述空心二氧化硅纳米颗粒的密度为0.8~1.0g/cm3，粒径为100~150nm，空心体积分数为60~70%。

4.如权利要求1所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，所述表面改性石墨烯为γ-氨丙基三乙氧基硅烷接枝的少层石墨烯，其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷与石墨烯的质量比为0.5~1:1。

5.如权利要求1所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，所述tio2/g-c3n4复合光催化剂表面包覆有二氧化硅（sio2）钝化层。

6.如权利要求5所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，所述tio2/g-c3n4复合光催化剂通过以下步骤的制备得到：

7.一种光伏组件用增透自洁涂料的制备方法，用于制备如权利要求1-6任一项所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，包括以下步骤：

8.一种光伏组件用增透自洁涂料的应用方法，使用如权利要求1-6任一项所述的一种光伏组件用增透自洁涂料，其特征在于，采用辊涂、喷涂或刮涂工艺将所述涂料涂覆于光伏玻璃表面，涂覆厚度为10~20μm，先在室温下静置4~8小时，再于60℃下固化2小时。