一种光伏防尘自清洁涂层及其制备方法

本发明属于自清洁材料，具体涉及一种光伏防尘自清洁涂层及其制备方法。

背景技术：

1、作为未来清洁、高效、永不衰竭的绿色能源技术之一，太阳能技术近年应用越来越广泛，而太阳能利用与传统玻璃产业相结合的产品——太阳能光伏玻璃产业正成为目前世界上增长最快的高新技术产业之一，被誉为新兴的朝阳产业。近年来，光伏发电行业发展迅猛，装机容量经历了爆发式的增长。由于鼓励发展分布式光伏发电，分布式光伏发电也得到了快速发展。特别是鼓励与提倡利用居民楼顶和厂区楼顶来安装分布式并网光伏发电模式。

2、然而，近年来，光伏组件上的灰尘是影响光伏电站发电量的重要因素之一。组件清洗也就越来越受到重视，包括人工干洗、人工水洗、工程车辆清洗设备和智能组件清扫机器人在内的清洗方式存在成本高等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光伏防尘自清洁涂层及其制备方法，旨在提供一种用于光伏组件上的自清洁涂层以降低清洗成本高的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供如下技术方案：一种光伏防尘自清洁涂层，所述自清洁涂层包括第一组分、第二组分和第三组分；

4、所述第一组分按照重量百分数包括如下组分：硅基介孔材料3％-5％、无水乙醇60％-80％、硅烷偶联剂10-15％、纳米二氧化钛1％-3％；

5、所述第二组分按照重量百分数包括如下组分：无水乙醇70％-85％、表面活性剂型抗静电剂3％-5％；膨胀石墨1％-3％；

6、所述第三组分按照重量百分数包括如下组分：低含氢硅油3％-5％；丙酮20-30％；

7、所述第一组分、所述第二组分、以及所述第三组分的质量比为：(1:3)-(2:5)-(1:3)；

8、所述低含氢硅油在25℃粘度为100-200mm2·s-1。

9、进一步地，所述硅基介孔材料为mcm-22、mcm-41、mcm-48和sba-15中的任意一种或多种。

10、进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。

11、进一步地，所述低含氢硅油的含氢量为1％-3％。

12、一种光伏防尘自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括使用如上所述的光伏防尘自清洁涂层，其制备方法包括如下步骤：

13、s01：将硅基介孔材料、纳米二氧化钛超声分散于无声乙醇中形成混合物a，将硅烷偶联剂溶解于无水乙醇中，获得浓度为30wt％-60wt％的硅烷偶联剂溶液；将上述硅烷偶联剂溶液与混合物a混合形成混合物c；

14、s02：将无水乙醇、表面活性剂型抗静电剂3％-5％、膨胀石墨搅拌、混合均匀形成混合物b；

15、s03：将混合物b与混合物c超声分散混合均匀，过滤、洗涤、干燥得到混合物d；

16、s04：将低含氢硅油与丙酮混合形成硅油混合液，并上述混合物d与将硅油混合液混合，常温下搅拌12-15h，过滤形成混合物e；

17、s05：将混合物e涂覆于光伏组件表面，常温干燥14-16h，得到自清洁涂层。

18、进一步地，所述步骤s01中的硅基介孔材料、纳米二氧化钛与无水乙醇超声分散时间为45-60分钟。

19、进一步地，所述步骤s01包括如下步骤：

20、上述硅烷偶联剂溶液与混合物a混合后，回流8～9小时；冷却至室温后过滤、洗涤、干燥形成混合物c。

21、进一步地，所述步骤s02包括如下步骤：

22、将无水乙醇与表面活性剂型抗静电剂混合形成浓度为60-80mg/ml的表面活性剂型抗静电剂溶液；

23、将表面活性剂型抗静电剂溶液与膨胀石墨混合，搅拌4-6h，固液分离，干燥，形成混合物b。

24、进一步地，所述表面活性剂型抗静电剂为聚乙二醇型抗静电剂。

25、本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明中的一种光伏防尘自清洁涂层具有如下优点：

26、(1)通过以硅基介孔材料作为载体，通过硅烷偶联剂将纳米二氧化钛和表面活性剂型抗静电剂封装于硅基介孔材料中，一方面形成一种新型长效的抗静电剂，使得后续形成的涂层呈负电性，进而与空气中的灰尘产生排斥，使得灰尘无法落在涂层上，起到自清洁效果；另一方面，通过纳米二氧化钛的光致亲水特性，二氧化钛能直接利用包括太阳光在内的各种途径的紫外光，对各种有机污染物进行氧化分解，利用雨水对各种污染物进行冲洗，从而清除堆积在光伏玻璃板表面的污染物，使得薄膜具有自清洁的效果；通过使用硅烷偶联剂作为粘结剂，保证了纳米中空材料之间的牢固度，延长了涂层的使用寿命；

27、(2)通过表面活性剂型抗静电剂与膨胀石墨混合，从而对膨胀石墨的表面进行修饰，经过修饰的膨胀石墨不易发生团聚，可使得膨胀石墨均匀的分散于硅基介孔中，且在使用过程中不会逐渐渗出涂层，从而使得形成的涂层具有永久的抗静电性性能，延长了涂层的使用寿命，也降低了涂层需要经常更换的成本；

28、(3)通过涂层中添加的第三组分中的低含氢硅油，从而通过低含氢硅油中的si-o极性键形成一层憎水性较强的保护膜，当水附着于涂层时，从而可被聚合成小水珠，通过小水珠带走涂层上的灰尘，起到自清洁的效果；通过低含氢硅油中si-h健，从而可参与多种化学反应，具有较好的成膜性，能在低温交联，有利于涂层的形成。

29、在本申请中，通过上述各组分的协同作用，从而形成的涂层具有较好的疏水性、耐用性、以及抗静电性，将形成的涂层应用于光伏组件上，从而极大的降低了清洗的成本。

30、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种光伏防尘自清洁涂层，其特征在于，所述自清洁涂层包括第一组分、第二组分和第三组分；

2.根据权利要求1所述的一种光伏防尘自清洁涂层，其特征在于，所述硅基介孔材料为mcm-22、mcm-41、mcm-48和sba-15中的任意一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种光伏防尘自清洁涂层，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种光伏防尘自清洁涂层，其特征在于，所述低含氢硅油的含氢量为1％-3％。

5.一种光伏防尘自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括使用如权利要求1至4任一项所述的光伏防尘自清洁涂层，其制备方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种光伏防尘自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤s01中的硅基介孔材料、纳米二氧化钛与无水乙醇超声分散时间为45-60分钟。

7.根据权利要求5所述的一种光伏防尘自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤s01包括如下步骤：

8.根据权利要求5所述的一种光伏防尘自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤s02包括如下步骤：

9.根据权利要求5所述的一种光伏防尘自清洁涂层的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂型抗静电剂为聚乙二醇型抗静电剂。

技术总结本发明公开了一种光伏防尘自清洁涂层及其制备方法。该防尘自清洁涂层包括第一组分、第二组分和第三组分；该第一组分按照重量百分数包括如下组分：硅基介孔材料3％‑5％、无水乙醇60％‑80％、硅烷偶联剂10‑15％、纳米二氧化钛1％‑3％；该第二组分按照重量百分数包括如下组分：无水乙醇70％‑85％、表面活性剂型抗静电剂3％‑5％；膨胀石墨1％‑3％；该第三组分按照重量百分数包括如下组分：低含氢硅油3％‑5％；丙酮20‑30％；该第一组分、第二组分、以及第三组分的质量比为：(1:3)‑(2:5)‑(1:3)；该低含氢硅油在25℃粘度为100‑200mm<supgt;2</supgt;·s<supgt;‑1</supgt;。在本申请中，通过上述各组分的协同作用，从而形成的涂层具有较好的疏水性、耐用性、以及抗静电性，将形成的涂层应用于光伏组件上，从而极大的降低了清洗的成本。技术研发人员：付云飞,李雨桐受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29