用于太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法；所述陶瓷涂料包括如下重量含量的各組分：硅烷水解液35?40％,鈦白粉?填料漿料55?60％,助劑溶液5?6％。與現有技術相比，本發明的優勢在于：(1)本發明的太陽能背板基材為普通玻璃。(2)陶瓷涂層不會對人員造成傷害，不會對環境造成污染，是一種環保、安全、健康的新型涂料。(3)采用分步的工藝來制備玻璃太陽能背板，第一步將普通玻璃制成鋼化玻璃，第二步在鋼化玻璃表面涂覆陶瓷涂層。
【專利說明】
用于太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明提供一種用于太陽能背板的陶瓷涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 太陽能是一種新型綠色無污染能源，而且取之不盡用之不竭。目前，太陽能的應用 主要是利用太陽發電組件將太陽能轉化為電能加 W利用，太陽能發電組件主要由前板、封 裝材料、晶娃電池片、背板組成。太陽能背板位于太陽能電池板的背面，對電池片起保護和 支撐的作用，因此必須具有可靠地電氣絕緣性、良好的力學性能、水汽阻隔性能W及耐候性 能。
[0003] 目前通用的太陽能背板一般具有Ξ層結構，即TPT結構或者?ΤΕ結構，外層保護層 為含氣聚合物層，具有良好的抗環境侵蝕能力，中間層為雙向拉伸聚醋薄膜層，具有良好的 絕緣性能W及力學性能，內層為含氣聚合物層或聚乙締和醋酸乙締醋共聚物與封裝材料 EVA，具有良好的粘結性，各層之間均是通過溶劑型雙組份聚氨醋粘合劑粘結而成，運種干 式復合結構的最大缺點是生產過程中需要使用大量的有機溶劑，運些有機溶劑或多或少都 會對操作工人W及環境造成一定的污染，另外運種復合結構在長期使用過程中聚氨醋膠層 會出現降解導致層間分離和脫落，進而使太陽能電池組件失去保護而逐漸報廢。
[0004] 陶瓷涂料是近年來興起的一種新型水性無機涂料，成膜后形成類似于玻璃和搪瓷 的Si-0-Si結構，由于Si-0鍵的鍵能較高，所W耐候性非常好，長期光照不會發生降解而與 基材分離或脫落的現象，而且陶瓷涂料成膜物質來源于天然石粉，生產過程中使用的溶劑 絕大多數為去離子水，對操作工人和環境沒有任何傷害和污染，取代現有太陽能背板涂料 勢在必行。

【發明內容】

[0005] 針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種用于太陽能背板的陶瓷涂料及其 制備方法。本發明的技術方案具體為：（1)本發明的基材為普通玻璃，而不是現有的PET塑料 板;（2)背板涂層為陶瓷涂料，而不是現有的含氣涂層。
[0006] 第一方面，本發明提供一種用于太陽能背板的陶瓷涂料，包括如下重量含量的各 組分：
[0007] 硅烷水解液 35-40%,
[000引鐵白粉-填料漿料 55-60%,
[0009] 助劑溶液 5-6%。
[0010] 優選地，所述陶瓷涂料包括如下重量含量的各組分:硅烷水解液37.7%，鐵白粉- 填料漿料56.6 %，助劑溶液5.7 %。
[0011] 其中，鐵白粉:保證遮蓋力的情況下，用量最少，W降低涂料成本;填料:防止涂料 沉降，即使沉降也可輕松混合均勻；助劑中的P的周節劑:保證硅烷水解聚合的抑值環境，使 硅烷在3.8-5.化Η值范圍內發生水解和聚合，運樣既能保證反應速度，又能保證涂料的保質 期。運是因為陶瓷涂料對pH值很敏感，如果pH值低于3.8，反應速度快，但是會造成陶瓷涂料 保質期太短，pH值高于5.0，反應速度又太慢。助劑中的流平劑和觸變劑:既要保證一定的流 平性，又要保證涂覆過程中不發生流掛。
[0012] 優選地，所述硅烷水解液包括如下重量含量的各組分:硅烷19.88%，酸0.6%，水 19.88%，溶劑59.64%。
[0013] 優選地，所述硅烷為甲基Ξ甲氧基硅烷、甲基Ξ乙氧基硅烷、正娃酸乙醋、丫-(2， 3-環氧丙氧基)丙基Ξ甲氧基硅烷中的一種或幾種的混合物;所述酸為甲酸、乙酸、鹽酸、巧 樣酸中的一種或者幾種;所述水為去離子水;所述溶劑為乙醇、異丙醇、丙二醇甲酸中的一 種或幾種。
[0014] 優選地，所述硅烷水解液的制備具體包括:將硅烷、酸、水混合后，在25 °C下，滾動 速度為100-160轉/分鐘，滾動12-16小時后加入溶劑，pH控制在3.8-5.0即可。
[0015] 優選地，所述鐵白粉-填料漿料包括如下重量含量的各組分：鐵白粉60%，填料 5%，溶劑34%，分散劑1 %。
[0016] 優選地，所述填料為沉淀硫酸領、云母粉、高嶺±中的一種或幾種;所述溶劑為乙 醇、異丙醇、丙二醇甲酸中的一種或幾種;所述分散劑為用于水性體系的無機顏料分散劑， 例如:燒醇基錠鹽等。
[0017] 優選地，所述鐵白粉-填料漿料的制備具體包括:將溶劑、鐵白粉、分散劑、填料混 合，球磨，得漿料;其中，球磨的時間為0.5-2小時，球磨采用錯珠，錯珠的粒徑為1.5-3mm;球 磨的設備采用研磨機。
[001引優選地，所述助劑溶液包括如下重量含量的各組分:流平劑8.3%，觸變劑50%，pH 值調節劑41.7%。
[0019] 優選地，所述流平劑為為聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有機改性聚硅氧烷 中的一種或幾種;所述觸變劑為用于水性體系的觸變劑，例如:氣相二氧化娃、有機膨潤± 中的一種或兩種;所述pH值調節劑為甲酸、乙酸、鹽酸、巧樣酸中的一種或者幾種。
[0020] 第二方面，本發明提供一種所述陶瓷涂料的制備方法，包括將所述重量百分比的 硅烷水解液、鐵白粉-填料漿料、助劑溶液混合的步驟。
[0021 ]本發明方法制備出的是白色陶瓷涂料，pH控制為3.8-5.0。
[0022] 第Ξ方面，本發明提供一種基于所述陶瓷涂料的太陽能背板的制備方法，包括如 下步驟:采用滾涂、空氣噴涂或者靜電噴涂的方式涂覆陶瓷涂料至鋼化玻璃表面，固化后冷 卻，即得。
[0023] 優選地，所述鋼化玻璃的制備如下:將玻璃在650-750°C下加熱2-3分鐘，然后用冷 風急速冷卻，即制成鋼化玻璃。
[0024] 優選地，所述涂覆時，鋼化玻璃的表面溫度為45-60°C ;所述涂覆陶瓷涂料的厚度 為8-20μπι，涂層厚度低，遮蓋力不夠，影響反射率，涂層厚度太大，涂層附著力不好。
[0025] 優選地，所述固化的條件為:200-250°C、15-20分鐘;所述冷卻包括自然冷卻。低于 200°C，涂層的附著力不好，高于250°C，造成能源浪費。
[0026] 第四方面，本發明提供一種太陽能背板，是通過上述制備方法獲得的。
[0027] 與現有技術相比，本發明具有的有益效果為：
[00%] (1)現有太陽能電池背板基材主要為PET，一方面由于生產PET的原材料為有機物， 主要來源于石油和天然氣，屬于不可再生資源，近幾十年由于過度開采面臨枯竭。另一方面 由于PET的降解需要幾十年的時間，材料廢棄后已成為全球性的環境污染有機物。為了給子 孫后代節省更多的石油和天然氣等資源，也為了保護我們賴W生存的環境，本發明的太陽 能背板基材為普通玻璃。
[0029] (2)太陽能背板涂層主要為含氣有機聚合物，有機涂料在生產過程中釋放大量的 V0C，對生產工人和環境都會造成嚴重的傷害。陶瓷涂層具有取之于天然還原于自然的特 性，原材料為石頭和砂子，最終形成的涂層為類似于玻璃或者搪瓷的Si-0-Si結構，陶瓷涂 層使用的溶劑大部分為去離子水。所W不論是生產過程中還是廢棄后都不會對環境造成污 染，是一種環保、安全、健康的新型涂料。
[0030] (3)采用分步的工藝來制備玻璃太陽能背板，第一步將普通玻璃制成鋼化玻璃，第 二步在鋼化玻璃表面涂覆陶瓷涂層。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。W下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不W任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可W做出若干變形和改進。運些都屬于本發明 的保護范圍。
[0032] 需要說明的是，實施例在下述條件下均可實現：
[0033] (1)硅烷水解液的制備中：所述硅烷為甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、正 娃酸乙醋、丫-(2,3-環氧丙氧基)丙基Ξ甲氧基硅烷中的一種或幾種的混合物;所述酸為甲 酸、乙酸、鹽酸、巧樣酸中的一種或者幾種;所述水為去離子水;所述溶劑為乙醇、異丙醇、丙 二醇甲酸中的一種或幾種。
[0034] (2)鐵白粉-填料漿料的制備中：所述填料為沉淀硫酸領、云母粉、高嶺±中的一種 或幾種;所述溶劑為乙醇、異丙醇、丙二醇甲酸中的一種或幾種;所述分散劑為用于水性體 系的無機顏料分散劑。
[0035] (3)助劑的配置中：所述流平劑為為聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有機改 性聚硅氧烷中的一種或幾種;所述觸變劑為用于水性體系的觸變劑，例如:氣相二氧化娃、 有機膨潤±中的一種或兩種;所述pH值調節劑為甲酸、乙酸、鹽酸、巧樣酸中的一種或者幾 種。
[0036] 實施例1-3
[0037] 實施例1-3提供了用于太陽能背板的陶瓷涂料，包括的組分及相應含量如下表1所 示：
[00；3引 表1 Γ00391
[0040]將所述重量百分比的硅烷溶液、鐵白粉-填料漿料、助劑溶液混合即可；
[0041 ] (1)所述硅烷水解液的制備具體包括:將19.88 %硅烷（甲基Ξ甲氧基硅烷）、0.6 % 酸（甲酸）、水(去離子水)混合后，在25°C下，滾動12-16小時后加入溶劑（乙醇），控制pH值為 3.8-5.0 即可；
[0042] (2)所述鐵白粉-填料漿料的制備具體包括:將34%溶劑（乙醇）、60%鐵白粉、1 % 分散劑(燒醇基錠鹽）、5%填料（云母粉)混合，球磨，得漿料;其中，球磨的時間為0.5-2小 時，球磨采用錯珠，錯珠的粒徑為1.5-3mm;球磨的設備采用研磨機。
[0043] (3)助劑溶液:流平劑(聚二甲基硅氧烷)8.3%，觸變劑(氣相二氧化娃)50%，pH值 調節劑（甲酸)41.7%。
[0044] 實施例4-5
[0045] 基于實施例1制備的涂料，實施例4-5分別提供了一種太陽能背板的制備方法，包 括如下步驟:采用滾涂、空氣噴涂或者靜電噴涂的方式涂覆陶瓷涂料至鋼化玻璃表面，固化 后冷卻，即得;其中所設參數具體如下：
[0046] 表 2
[0047]
[004引 對比例1-7
[0049] 對比例1-7分別是實施例1的對比例，對比指出僅在于：
[0050] 對比例1:硅烷水解液30%、鐵白粉-填料漿料65% ;
[0化1] 對比例2:硅烷水解液的組分為硅烷20%，酸0.5%，水20%，溶劑余量。
[0052] 對比例3:鐵白粉55%，填料10%，溶劑34%，分散劑1%。
[0053] 對比例4:所述硅烷水解液的制備中，滾動速度為200轉/分鐘，pH控制在5.0-6.0;
[0054] 對比例5:鐵白粉-填料漿料的制備中，球磨時間為2.5小時，粒徑為1mm;
[0055] 對比例6:硅烷水解液30 %、鐵白粉-填料漿料65% ;鐵白粉-填料漿料的制備中，球 磨時間為2.5小時，粒徑為1mm;
[0化6] 對比例7:硅烷水解液的組分為硅烷20%，酸0.5%，水20%，溶劑余量;鐵白粉-填 料漿料的制備中，球磨時間為2.5小時，粒徑為1mm。
[0057]對比例8-10
[0化引對比例8-10分別是實施例4的對比例，對比指出僅在于：
[0化9] 表3
[0060]
[ο化1 ] 性能測試:
[0062] 表 4
[0063]
[0066] W上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可W在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，運并不影 響本發明的實質內容。
【主權項】
1. 一種用于太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，包括如下重量含量的各組分： 硅烷水解液 35-40%， 鈦白粉-填料漿料 55-60 %， 助劑溶液 5-6%。2. 根據權利要求1所述的用于太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述陶瓷涂料包括 如下重量含量的各組分:硅烷水解液37.7%，鈦白粉-填料漿料56.6%，助劑溶液5.7%。3. 根據權利要求1或2所述的用于太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述硅烷水解 液包括如下重量含量的各組分:硅烷19.88%，酸0.6%，水19.88%，溶劑59.64%。4. 根據權利要求1或2所述的用于太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述鈦白粉-填 料漿料包括如下重量含量的各組分:鈦白粉60%，填料5%，溶劑34%，分散劑1%。5. 根據權利要求1或2所述的用于太陽能背板的陶瓷涂料，其特征在于，所述助劑溶液 包括如下重量含量的各組分:流平劑8.3%，觸變劑50%，pH值調節劑41.7%。6. -種根據權利要求1至5任一項所述的陶瓷涂料的制備方法，其特征在于，包括將所 述重量百分比的硅烷水解液、鈦白粉-填料漿料、助劑溶液混合的步驟。7. -種基于權利要求1至5任一項所述陶瓷涂料的太陽能背板的制備方法，其特征在 于，包括如下步驟:采用滾涂、空氣噴涂或者靜電噴涂的方式涂覆陶瓷涂料至鋼化玻璃表 面，固化后冷卻，即得。8. 根據權利要求7所述的太陽能背板的制備方法，其特征在于，所述涂覆時，鋼化玻璃 的表面溫度為45-60°C;所述涂覆陶瓷涂料的厚度為8-20μπι。9. 根據權利要求7所述的太陽能背板的制備方法，其特征在于，所述固化的條件為:200 °C、15-20分鐘;所述冷卻包括自然冷卻。10. -種太陽能背板，其特征在于，是通過權利要求7至9任一項所述的制備方法獲得 的。
【文檔編號】C09D183/04GK106010223SQ201610411487
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】李力鋒, 趙文祥
【申請人】上海宜瓷龍新材料股份有限公司