增强太阳能发电板输出功率的涂层的制备及其应用的制作方法

1.本发明涉及太阳能板表面涂层技术领域，具体涉及一种增强太阳能发电板输出功率的涂层的制备及其应用。


背景技术：

2.太阳能板(solar panel)，又称太阳能电池组件，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，由若干个太阳能电池片按一定方式组装在一块板上的组装件，是太阳能发电系统中的核心部分。
3.涂层是指是涂料一次施涂所得到的固态连续膜，一般涂料所得涂层较薄，约在20～50微米，厚浆型涂料一次可得厚达1毫米以上的涂层。
4.荧光颜料：分为无机荧光颜料和有机荧光颜料两类，无机荧光颜料具有一般无机材料所具有的耐久性优良的特性，其户外耐久性超过7年，而且其耐热性和耐化学品性也很优良。无机荧光颜料有金属氧化物、硫化物等结晶晶体和稀土类或金属类等活化剂。
5.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子—空穴对。这样，光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能。
6.制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应。制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，按照种类太阳能电池可分为：(1)硅太阳能电池；(2)以无机盐如砷化镓iii
‑
v化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；(3)功能高分子材料制备的太阳能电池；(4)纳米晶太阳能电池等。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳电池要是硅太阳电池。一般在光资源充足的状况下多晶硅的光转换效率在6％
‑
10％单晶硅的光转换效率在15％以上。
7.半导体光电二极管，是把光能转变成电能的反向偏置晶体二极管。在一定波长的光照射下，其反向电流受到光生载流子的调制作用，因而可用来对光辐射信号进行探测。光电二极管用于光纤通信、激光测距、自动控制。发展最快的是光纤通信用光电二极管，0.8～0.9微米波段的光电二极管已能满足实用要求。
8.组件和逆变器配配置：95％<(逆变器输入功率/光伏阵列的额定功率)<115％,从系统发电量和逆变器寿命考虑，推荐组件总功率和逆变器功率相等，因为逆变器运行在功率50
‑
75％状态时，效率最高，寿命最长。
9.组件最大输出功率，不考虑逆变器等设备因素外，就是太阳辐照度和温度了。太阳辐射度极限值是太阳常数，值是1368w/m2，到达地球表面后，受到天气等各方面影响，最高值约1200w/m2，组件的功率温度系统约
‑
0.39％/℃，组件温度下降，组件的功率会升高。
10.专利201810675630.7一种太阳能板及用于太阳能板的表面涂层的制备方法。其中太阳能板包括：板体用于接收太阳能辐射并将太阳能转化为电能或者热能；涂布位于板体朝向太阳方向的表面，且表面涂层由如下原料组成：乙醇25％
‑
30％、正丙醇25％
‑
30％、丙
二醇甲醚20％
‑
25％、非晶硅1％
‑
5％、甲醇1％
‑
2％、硝酸0.1％
‑
0.5％以及水。此外该发明还提供了一种制备表面涂层的方法。该发明能有效地减少太阳光反射率和折射率，进而提升太阳能转化效率。因为表面涂层利用化学反应与玻璃盖体一体成型，解决了高温粘合镀膜易剥落问题，提高使用寿命与电站保持一致，并减少灰尘的附着力，同时有自洁功能。而本发明的涂层应用不同于上述专利，常规太阳能板表面涂层的设置位置，一般是将涂层设置在太阳能板的朝阳方向最上面，且仅仅具有防腐功能，而本发明设计的涂层位于太阳能背板与eva之间，在防腐蚀的同时，充分利用穿过电池片的太阳光，增强反光效果，增加反光效率，从而提升发电效率。此外，在光线较暗时，荧光粉的加入可以使得太阳能板显现出微弱白光，便于辨别和标识。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种增强太阳能发电板输出功率的涂层的制备及其应用。
12.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
13.本发明涉及一种增强太阳能发电板输出功率的反光涂层组合物，所述组合物包括如下重量份数的各组分：
[0014][0015][0016]
作为本发明的一个实施方案，所述树脂基料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅
‑
丙烯酸酯树脂中的一种或几种。
[0017]
作为本发明的一个实施方案，所述分散剂包括聚酰胺、磷酸酯、聚丙烯酸酯中的一种或几种。
[0018]
作为本发明的一个实施方案，所述流平剂包括氟改性丙烯酸酯、有机硅类、氟改性聚丙烯酸酯。
[0019]
作为本发明的一个实施方案，所述触变剂包括油性聚氨酯、聚酰胺蜡中的一种或两种。
[0020]
作为本发明的一个实施方案，所述荧光粉包括硅酸盐粉体、钨酸盐粉体；所述荧光粉的粒径范围为3um～10um。荧光粉的粒径越细，反射效果越好。本发明的体系中，反光效果由荧光粉与反光粉一起作用。反光粉中含的细小玻璃珠材料还可反射荧光粉发出的光。
[0021]
作为本发明的一个实施方案，所述金属粉包括氧化锌粉体。
[0022]
作为本发明的一个实施方案，所述反光粉包括二氧化硅、二氧化钛。金属粉、反光
粉的粒径范围为1
‑
5um。
[0023]
在所述反光涂层组合物中，所述氧化石墨烯粉体、荧光粉、金属粉、反光粉的质量用量比为1:2～4:1～2:2～5。在该配比体系下，其中的氧化石墨烯与金属离子之间构成导热组合体，加快散热效果。
[0024]
作为本发明的一个实施方案，所述氧化石墨烯粉体是采用氧化还原法，制备氧化石墨烯浆料,将石墨原料研磨成粉体，粒径0.1
‑
2mm，然后倒入反应釜，在反应釜中加入各20％比例的浓硝酸和浓硫酸，冰浴情况下进行超声分散1
‑
3h,加入质量比10％的高锰酸钾，在35℃下继续搅拌12小时以上，计入过氧化氢溶液，质量比10％，用过滤网进行初步过滤，去除残渣后，将浆料用纯水反复洗涤5
‑
7次，将清洗好的浆料加热去除部分水分，然后进行冷冻干燥.保持温度在0
‑
5℃，干燥2
‑
12h，制备而得，最终制备得到的氧化石墨烯粉体粒径为1
‑
5um。
[0025]
本发明还涉及一种增强太阳能发电板输出功率的反光涂层，将上述的组合物涂覆在太阳能背板上形成所述反光涂层。
[0026]
作为本发明的一个实施方案，所述反光涂层设于太阳能背板与透明eva胶层之间。太阳能穿过表面直达电池板，然后反光涂层针对部分分散的阳光进行反射，如果像传统涂层设置在太阳能板的朝阳方向最上面，则因该涂层会反射太阳光，导致无法到达电池片表面，降低发电效率；因此，本发明的反光涂层必须设于太阳能背板与eva之间。
[0027]
本发明还涉及一种根据上述的强太阳能发电板输出功率的反光涂层的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0028]
s1、制备氧化石墨烯浆料，冷冻干燥获得氧化石墨烯粉体；
[0029]
s2、在树脂基料熔融后，依次加入分散剂、流平剂、触变剂，反应0.5～2小时以后，氧化石墨烯粉体边加入边搅拌，然后加入荧光粉，边加入边搅拌，最后加入金属粉和反光粉；搅拌直至均匀得到组合物；
[0030]
s3、将所述组合物均匀涂抹在太阳能背板的表面，60～90℃干燥1～5分钟后形成涂层。
[0031]
作为本发明的一个实施方案，所述涂层厚度为0.1
‑
1mm。如涂层厚度大于1mm,涂层太厚增加涂料用量，增加成本；如涂层厚度小于0.1mm,涂层太薄，无法起到足够的反光效果，也无法达到散热作用。具体的，通过喷枪将涂层喷射在太阳能背板，喷枪喷涂一次的厚度为50
‑
100微米，通过控制喷涂的次数，控制最终涂层的厚度。
[0032]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0033]
1)在太阳能板上涂覆一层涂层，由于涂层加快散热的效应，可以减缓太阳能表面的温度上升，减少局部热斑效应，提升发电功率；涂层中的氧化石墨烯与金属粉具有良好的散热效果，而现有的太阳能背板不具有散热作用；散热涂料中的氧化石墨烯与金属离子构成导热“通道”，树脂基材均匀吸热后，通过上述两种物质加快传导，三者互相协同，共同组成高效散热系统。
[0034]
2)在太阳能板上的涂层具有增加光线的作用，使得太阳能电池采光时间更长；本发明在涂层的荧光粉以及反光粉的作用下，在光线较亮时可以充分反射光线，即使在光线较暗时，也可以荧光粉有微弱的光线发出；而现有背板只是塑料体，不具备反光或夜光效果；反光粉可以增强太阳光线的利用率。
[0035]
3)本发明的涂层位于太阳能背板与eva胶层之间，在防腐蚀的同时，充分利用穿过电池片的太阳光，增强反光效果，增加反光效率，从而提升发电效率；
[0036]
4)通过测试普通太阳能发电板与具有本发明的涂层的太阳能发电板同一天内的发电效率，可知，设置了反光涂层的太阳能发电板，每天发电总量高于普通太阳能发电板。
附图说明
[0037]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0038]
图1为具有增强太阳能发电板输出功率的反光涂层的太阳能电池装置的结构示意图；
[0039]
其中，1为铝合金边框，2为太阳能背板；3为防腐透明玻璃，4为第一透明eva胶层，5为太阳能发电电池，6为第二透明eva胶层，7为反光涂层。
具体实施方式
[0040]
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0041]
实施例1
[0042]
本实施例提供一种具有增强太阳能发电板输出功率的反光涂层的太阳能电池装置，如图1所示，装置主体由下至上包括太阳能背板2、反光涂层7、第二透明eva胶层6、太阳能发电电池5、第一透明eva胶层4和防腐透明玻璃3；所述装置主体的两侧设有铝合金边框1。
[0043]
该实施例的增强太阳能发电板输出功率的反光涂层的制备工艺如下：
[0044]
s1、采用氧化还原法，制备氧化石墨烯浆料,将石墨原料研磨成粉体，粒径约0.2mm，然后倒入反应釜，在反应釜中加入各20％比例的浓硝酸和浓硫酸，冰浴情况下进行超声分散2h,加入质量比10％的高锰酸钾，在35℃下继续搅拌12小时以上，计入过氧化氢溶液，质量比10％，用过滤网进行初步过滤，去除残渣后，将浆料用纯水反复洗涤7次，将清洗好的浆料加热去除部分水分，然后进行冷冻干燥.保持温度在2℃，干燥8h,获得氧化石墨烯粉体；
[0045]
s2、在60份树脂基料熔融后，依次加入15份分散剂、15份流平剂、7份触变剂，反应1小时以后，4份氧化石墨烯粉体边加入边搅拌，然后加入2份荧光粉，边加入边搅拌，最后加入2份金属粉和2份反光粉；搅拌直至均匀得到组合物；
[0046]
s3、将所述组合物均匀涂抹在太阳能背板的表面，80℃干燥3分钟后形成涂层；该涂层厚度为0.5mm。
[0047]
其中，树脂基料为丙烯酸树脂；分散剂为聚酰胺；流平剂为氟改性丙烯酸酯；触变剂为油性聚氨酯；荧光粉为粒径范围为6um的硅酸盐粉体；金属粉为氧化锌粉体；反光粉为质量比为1:1的二氧化硅、二氧化钛。
[0048]
实施例2
[0049]
本实施例提供一种具有增强太阳能发电板输出功率的反光涂层，其制备方法如下：
[0050]
s1、同实施例1，制备氧化石墨烯浆料，冷冻干燥获得氧化石墨烯粉体；
[0051]
s2、在50份树脂基料熔融后，依次加入10份分散剂、10份流平剂、5份触变剂，反应0.5小时以后，2份氧化石墨烯粉体边加入边搅拌，然后加入1份荧光粉，边加入边搅拌，最后加入1份金属粉和1份反光粉；搅拌直至均匀得到组合物；
[0052]
s3、将所述组合物均匀涂抹在太阳能背板的表面，60℃干燥5分钟后形成涂层；该涂层厚度为0.1mm。
[0053]
其中，树脂基料为聚氨酯树脂；分散剂为磷酸酯；流平剂为有机硅类流平剂；触变剂为聚酰胺蜡；荧光粉为粒径范围为3um的钨酸盐粉体；金属粉为氧化锌粉体；反光粉为质量比为2:1的二氧化硅、二氧化钛。
[0054]
实施例3
[0055]
本实施例提供一种具有增强太阳能发电板输出功率的反光涂层，其制备方法如下：
[0056]
s1、同实施例1，制备氧化石墨烯浆料，冷冻干燥获得氧化石墨烯粉体；
[0057]
s2、在70份树脂基料熔融后，依次加入20份分散剂、20份流平剂、10份触变剂，反应2小时以后，6份氧化石墨烯粉体边加入边搅拌，然后加入5份荧光粉，边加入边搅拌，最后加入5份金属粉和5份反光粉；搅拌直至均匀得到组合物；
[0058]
s3、将所述组合物均匀涂抹在太阳能背板的表面，90℃干燥1分钟后形成涂层；该涂层厚度为1mm。
[0059]
其中，树脂基料为有机硅
‑
丙烯酸酯树脂；分散剂为聚丙烯酸酯；流平剂为氟改性聚丙烯酸酯；触变剂为质量比为1:1的油性聚氨酯和聚酰胺蜡；荧光粉为粒径范围为10um的硅酸盐粉体；金属粉为氧化锌粉体；反光粉为质量比为1:2的二氧化硅、二氧化钛。
[0060]
实施例4
[0061]
本实施例提供一种具有增强太阳能发电板输出功率的反光涂层，其制备方法如下：
[0062]
s1、同实施例1，制备氧化石墨烯浆料，冷冻干燥获得氧化石墨烯粉体；
[0063]
s2、在65份树脂基料熔融后，依次加入18份分散剂、12份流平剂、8份触变剂，反应1小时以后，5份氧化石墨烯粉体边加入边搅拌，然后加入3份荧光粉，边加入边搅拌，最后加入2份金属粉和4份反光粉；搅拌直至均匀得到组合物；
[0064]
s3、将所述组合物均匀涂抹在太阳能背板的表面，75℃干燥3分钟后形成涂层；该涂层厚度为0.8mm。
[0065]
其中，树脂基料为有机硅
‑
丙烯酸酯树脂；分散剂为聚酰胺；流平剂为氟改性丙烯酸酯；触变剂为聚酰胺蜡；荧光粉为粒径范围为6um的质量比为1:1的硅酸盐粉体、钨酸盐粉体；金属粉为氧化锌粉体；反光粉为质量比为1:1的二氧化硅、二氧化钛。
[0066]
对比例1
[0067]
本对比例提供一种设于太阳能背板和透明eva胶层之间的涂层，该涂层的组成和制备基本同实施例1，所不同之处在于：不含反光粉。
[0068]
对比例2
[0069]
本对比例提供一种设于太阳能背板和透明eva胶层之间的涂层，该涂层的组成和制备基本同实施例1，所不同之处在于：不含荧光粉。
[0070]
对比例3
[0071]
本对比例提供一种设于太阳能背板和透明eva胶层之间的涂层，该涂层的组成和制备基本同实施例1，所不同之处在于：不含金属粉。
[0072]
对比例4
[0073]
本对比例提供一种设于太阳能背板和透明eva胶层之间的涂层，该涂层的组成和制备基本同实施例1，所不同之处在于：不含氧化石墨烯粉体。
[0074][0075][0076]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。