一种光伏背板高效玻璃油墨的制作方法

1.本发明属于玻璃油墨技术领域，特别涉及一种光伏背板高效玻璃油墨。


背景技术：

2.光伏技术的发展日新月异，新的电池组件技术不断涌现，由于目前多数组件效率同比电池片效率较低，因此通过组件封装材料的革新去提升当前组件效率成为关键研究方向。目前组件技术以双面电池搭配双玻组件为主，在传统背板玻璃的基础上增加丝印网格图案，使原本透过电池片之间间隙的光可以被高反射釉层反射回太阳能电池片表面，并再次被利用，从而提高组件的转换效率。
3.现有技术的缺陷和不足：目前，很大比例的背板玻璃油墨其主要无机填料为钛白粉(tio2)和玻璃粉，油墨厂家对两者的研发不够因此常常出现配方设计不全面，这种使用玻璃油墨的高反射背板玻璃的双玻组件在pid测试时，时常发生釉层发黄等异常现象，造成组件外观不合格，同时在制备玻璃油墨时，常常会由于玻璃粉的分散不均导致玻璃油墨的稳定性降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种光伏背板高效玻璃油墨，本发明是基于使用微乳剂作为化学微反应器，以控制颗粒的大小和形状，并且能够防止颗粒团聚，克服了玻璃油墨稳定性的问题。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种光伏背板高效玻璃油墨，所述光伏背板高效玻璃油墨包括以下重量份的原料：微乳液二氧化钛纳米颗粒20-50％、玻璃粉20-50％、外加无机物1-10％、分散剂0.2-1份、偶联剂0.2-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、触变剂0.5-1份、其余为有机载体；所述微乳液包括环己烷、双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠和水组成；所述微乳液二氧化钛纳米颗粒是通过在搅拌的条件下将四异丙醇钛滴加到为微乳液中发生反应制备而成。
6.通过采用上述技术方案，该过程是基于使用微乳剂作为化学微反应器，以控制颗粒的大小和形状。使用合适的乳化剂可以将含有金属前驱体的水溶液分散到油相中，由于表面能的最小化而形成纳米级的液滴。化学反应或沉淀可以发生在每个液滴内，产生的最终产物，保持起始纳米液滴在大小和形状上的主要特征。此外，在沉淀阶段，每个颗粒都被表面活性剂薄膜覆盖，防止颗粒团聚。微乳液的稳定性影响合成的成功，当少量的双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠溶解在有机溶剂中时，形成热力学稳定的反向胶束，这些胶束由双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠的亲水头基团分隔的亲水核组成，疏水烷基尾部延伸到非极性连续相溶剂中。
7.本发明的进一步设置为：所述水与双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠的摩尔比为3。
8.通过采用上述技术方案，水在晶体的成核和生长中起着重要的作用。
9.本发明的进一步设置为：所述玻璃粉中包括氧化钙10-50％，氧化硼5-50％，氧化
锌10-50％，碳酸锂0-20％，碳酸镁0-10％，氧化铝0-5％，氧化硅0-10％，氧化钛0-5％，氧化锑0-10％。
10.通过采用上述技术方案，在油墨中加入低熔点玻璃粉可以降低退火温度，增强了与基底之间的粘附性，避免了基底在高温退火时的软化和弯曲变形。
11.本发明的进一步设置为：所述外加无机物为碳化硅、氟化钙、氟化铝中的一种或多种。
12.通过采用上述技术方案，通过使用一定量的氟化物，增强玻璃油墨的成釉性能，并具有抗氧化性，在高温烧结过程中，氟化物完全熔融，氟离子进入到玻璃油墨的熔体中，氟离子与o
2-半径相近，但只带一个电荷，氟离子对玻璃网络具有断网作用，削弱了玻璃网络的完整程度，因此，氟化物可加速了玻璃粉的熔制，降低了含有玻璃粉熔体的粘度和表面张力，能够防止玻璃油墨的沉降导致的不均匀的现象。
13.本发明的进一步设置为：所述有机载体包括树脂与溶剂。
14.本发明的进一步设置为：所述树脂包括水性聚酯树脂、水性纤维素树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚乙烯吡咯烷酮树脂中的一种或多种。
15.本发明的进一步设置为：所述溶剂包括松油醇、丁醚乙酸酯、一缩二丙二醇一甲醚和二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚乙酸酯中的一种或多种。
16.本发明的进一步设置为：所述触变剂包括聚酰胺蜡、氢化蓖麻油中的一种或两种。
17.通过采用上述技术方案，添加触变剂，防止玻璃油墨的沉降导致的不均匀。
18.本发明的有益效果是：
19.1、本研究采用微乳液法制备了含有微乳液二氧化钛纳米颗粒玻璃油墨，微乳液是一种由表面活性剂、共表面活性剂和两种不混溶液体组成的均匀且热力学稳定的体系，微乳液为液滴形状，水滴形状为二氧化钛纳米颗粒的形成提供了反应空间，为二氧化钛纳米颗粒提供了反应空间，同时水滴能够作为纳米试管，从而限制了颗粒的生长，而表面活性剂薄膜吸附在生长的颗粒上，从而最大限度地减少颗粒聚集，能够有效的控制产物尺寸形成超细或纳米颗粒，采用微乳液形成的玻璃油墨克服了玻璃油墨稳定性的问题。
20.2、微乳液二氧化钛纳米颗粒玻璃油墨具有较好的光催化和亲水性，并且两者具有协同作用，在热处理后，纳米二氧化钛的表面积随着油墨中材料的蒸发而增加。因此，光催化活性和亲水性的增强是由于增加的oh-基团，可以吸附在光伏背板的表面。
21.3、本发明中利用甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯对水性聚氨酯进行改性处理，提高了聚氨酯涂层的耐水性，加入的玻璃粉在peg60氢化蓖麻油乳化液中分散反应，形成具有高分散性、高反应活性的改性玻璃粉，使得复合玻璃油墨具有优良的耐腐蚀，防渗透力，制得的油墨流变性好，易于流动印刷，干燥后固着力强，耐热耐腐蚀，极大的改善了传统水性聚氨酯玻璃油墨的使用性能。
具体实施方式
22.下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.对比例：
24.浆料配方：
25.二氧化钛粉40％：d50粒径8μm，纯度99％以上。
26.玻璃粉44％：ca-b-zn系，d50粒径3μm，软化点400℃，组分为氧化钙25％，氧化硼30％，氧化锌30％，碳酸锂10％，氧化硅1％，氧化钛2％，氧化锑2％。
27.分散剂byk110，用量1％，偶联剂为钛酸酯偶联剂，用量0.5％；触变剂聚酰胺蜡0.5％。
28.有机载体8％；树脂成分为水性丙烯酸树脂2％；溶剂成分包括二乙二醇丁醚5％、二乙二醇丁醚乙酸酯3％。
29.按照以上配方比例进行配料，经过搅拌分散，粗略辊轧1-3遍后，得到光伏背板高效玻璃油墨。
30.实施例1：
31.浆料配方：
32.二氧化钛粉40％：d50粒径8μm，纯度99％以上。
33.玻璃粉44％：ca-b-zn系，d50粒径3μm，软化点400℃，组分为氧化钙25％，氧化硼30％，氧化锌30％，碳酸锂10％，氧化硅1％，氧化钛2％，氧化锑2％。
34.分散剂byk110，用量1％，偶联剂为钛酸酯偶联剂，用量0.5％；触变剂聚酰胺蜡0.5％。
35.有机载体8％；树脂成分为水性丙烯酸树脂2％；溶剂成分包括甲基丙烯酸六氟丁酯5％、甲基丙烯酸缩水甘油酯3％。
36.按照以上配方比例进行配料，经过搅拌分散，粗略辊轧1-3遍后，得到光伏背板高效玻璃油墨。
37.实施例2：
38.浆料配方：
39.微乳液二氧化钛纳米颗粒40％：d50粒径8μm，纯度99％以上。
40.玻璃粉44％：ca-b-zn系，d50粒径3μm，软化点400℃，组分为氧化钙25％，氧化硼30％，氧化锌30％，碳酸锂10％，氧化硅1％，氧化钛2％，氧化锑2％。
41.分散剂byk110，用量1％，偶联剂为钛酸酯偶联剂，用量0.5％；触变剂聚酰胺蜡0.5％。
42.有机载体8％；树脂成分为水性丙烯酸树脂2％；溶剂成分包括二乙二醇丁醚5％、二乙二醇丁醚乙酸酯3％。
43.按照以上配方比例进行配料，经过搅拌分散，粗略辊轧1-3遍后，得到光伏背板高效玻璃油墨。
44.实施例3：
45.浆料配方：
46.二氧化钛粉40％：d50粒径8μm，纯度99％以上。
47.玻璃粉44％：ca-b-zn系，d50粒径3μm，软化点400℃，组分为氧化钙25％，氧化硼30％，氧化锌30％，碳酸锂10％，氧化硅1％，氧化钛2％，氧化锑2％。
48.外加无机物3％：1％碳化硅、2％氟化钙。
49.分散剂byk110，用量1％，偶联剂为钛酸酯偶联剂，用量0.5％；触变剂聚酰胺蜡
0.5％。
50.有机载体8％；树脂成分为水性丙烯酸树脂2％；溶剂成分包括二乙二醇丁醚5％、二乙二醇丁醚乙酸酯3％。
51.按照以上配方比例进行配料，经过搅拌分散，粗略辊轧1-3遍后，得到光伏背板高效玻璃油墨。
52.实施例4：
53.浆料配方：
54.微乳液二氧化钛纳米颗粒40％：d50粒径8μm，纯度99％以上。
55.玻璃粉44％：ca-b-zn系，d50粒径3μm，软化点400℃，组分为氧化钙25％，氧化硼30％，氧化锌30％，碳酸锂10％，氧化硅1％，氧化钛2％，氧化锑2％。
56.外加无机物3％：1％碳化硅、2％氟化钙。
57.分散剂byk110，用量1％，偶联剂为钛酸酯偶联剂，用量0.5％；触变剂聚酰胺蜡0.5％。
58.有机载体8％；树脂成分为水性丙烯酸树脂2％；溶剂成分包括甲基丙烯酸六氟丁酯5％、甲基丙烯酸缩水甘油酯3％。
59.按照以上配方比例进行配料，经过搅拌分散，粗略辊轧1-3遍后，得到光伏背板高效玻璃油墨。
60.对对比例与实施例1-4中得到的玻璃油墨进行性能测试得到表中的数据。
61.表1对比例与实施例1-4中各玻璃油墨的性能测试
[0062][0063]
由表1中可以看出，实施例4中表面张力最大，其次是实施例2，这是由于实施例2和实施例4中都是采用的微乳液二氧化钛纳米颗粒，微乳液二氧化钛纳米颗粒玻璃油墨，微乳液是一种由表面活性剂、共表面活性剂和两种不混溶液体组成的均匀且热力学稳定的体系，微乳液为液滴形状，水滴形状为二氧化钛纳米颗粒的形成提供了反应空间，为二氧化钛纳米颗粒提供了反应空间，同时水滴能够作为纳米试管，从而限制了颗粒的生长，而表面活性剂薄膜吸附在生长的颗粒上，从而最大限度地减少颗粒聚集，并且实施例1添加了甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，其能够对水性聚氨酯进行改性处理，提高了聚氨酯涂层的耐水性，加入的玻璃粉在peg60氢化蓖麻油乳化液中分散反应，形成具有高分散性、高反应活性的改性玻璃粉，表面张力便大于对比例中的表面张力。
[0064]
粘度过大，玻璃丝印油墨转移性差、糊版；粘度过小，油墨过稀，会引起透印或迁移、渗色，而本发明中实施例4中的粘度为16，在其粘度条件下，其附着力最大，达到了5b，可
出，并且耐酸性也合格。
[0065]
实施例3-4中使用玻璃油墨的光伏背板玻璃的双玻组件在pid测试时，釉层颜色无变化，而对比例中的光伏背板釉层发黄，这是由于实施例3-4中添加了氟化物，氟化物可加速了玻璃粉的熔制，降低了含有玻璃粉熔体的粘度和表面张力，能够防止玻璃油墨的沉降导致的不均匀的现象，使其颜色不发生变化。
[0066]
综上所述，本发明采用微乳液形成的玻璃油墨克服了玻璃油墨稳定性的问题，同时利用甲基丙烯酸六氟丁酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯对水性聚氨酯进行改性处理，提高了聚氨酯涂层的耐水性，加入的玻璃粉在peg60氢化蓖麻油乳化液中分散反应，形成具有高分散性、高反应活性的改性玻璃粉，使得复合玻璃油墨具有优良的耐腐蚀，防渗透力，制得的油墨流变性好，易于流动印刷，干燥后固着力强，耐热耐腐蚀，极大的改善了传统水性聚氨酯玻璃油墨的使用性能。