一种辐射降温涂料及其制备方法与其在光伏组件表面的应用

本发明涉及光伏散热涂料，尤其涉及一种辐射降温涂料及其制备方法与其在光伏组件表面的应用。

背景技术：

1、光伏发电是一种新能源，其通过光伏效应可以将太阳能转变为电能，而随着光伏成本的降低和转换效率的提高，太阳能光伏技术在各种可再生能源技术中得到了迅速发展，成为消除全球变暖的能源转型的主要贡献者，其中晶硅太阳能电池的时长份额超过90％。光伏发电系统在实际应用中，一般处于较高的太阳辐射下，其发电性能受自然环境条件的影响较大，其中太阳能电池组件的工作温度是影响光伏发电系统性能的重要因素之一。

2、温度对晶硅太阳能电池的影响主要反应在太阳能电池的开路电压、短路电流、峰值功率等参数，单体太阳能电池的开路电压随温度的升高而降低，而短路电流则随着温度升高而升高，峰值功率随温度的升高而降低，同时过高的温度会大大降低光伏系统的使用寿命和输出功率，并且增加光伏投资回收期。

3、然而由于晶硅太阳能电池将玻璃、eva、电池片串、eva、背板依次层叠层压，并没有散热装置，因此在户外使用时电池从环境中吸收的热量难以迅速散失，从而导致大量的热量在太阳能电池内部积累，影响太阳能电池的正常运转。目前大多利用空气和水等流体介质来带走太阳能电池处的多余热量，或者利用相变材料和吸附材料等储热材料，在白天时吸收光伏板的热量，而在晚上环境温度降低时将储存的热量释放到环境内。

4、然而上述冷却方式会使得光伏系统整体结构变得更加复杂，同时会带来诸多安装和维护方面的问题。由于辐射冷却作为一种被动冷却方式，通过宽波段热辐射于环境、外层空间进行换热，仅需要一个薄膜层或涂层，更加容易与光伏组件进行集成，因此能够改善上述冷却方式带来的结构复杂性问题，然而常用的辐射降温薄膜/涂层均为聚合物材料，这类材料的导热性较差，其导热率仅有0.1-0.2w/m·k，且在近红外波段处的发射率偏低，这不利于光伏组件内部的热量向外界散失，因此亟需提供一种方案改善这一问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种辐射降温涂料及其制备方法与其在光伏组件表面的应用，制备的涂料固化形成的涂层具有高导热性和宽波段热辐射性能，能够整体提高涂料固化后涂层的散热性能，并且工艺简单，成本低廉，无须昂贵设备，适合大规模的工业化生产。

2、第一方面，本发明提供的一种辐射降温涂料的制备方法，包括以下步骤：

3、将聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物搅拌溶解在极性非质子溶剂制得前驱体溶液；

4、将丙烯酸树脂加入前驱体溶液搅拌分散制得前体涂料；

5、将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料；

6、其中，所述改性氧化铝为经过硅氧烷进行表面改性的球形氧化铝。

7、本发明提供的辐射降温涂料的制备方法，将改性氧化铝与石墨烯进行复合使用，能够在聚偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物涂层内构筑热传导通路，能够在改善聚合物面内、面外导热率的同时，提高涂层的发射率，从而不但能够快速进行热量传递，还能够通过表面的热辐射作业，整体提高涂料固化后涂层的散热性能；同时，本发明提供的方法工艺简单，成本低廉，无须昂贵设备，适合大规模的工业化生产。

8、可选地，将丙烯酸树脂加入前驱体溶液搅拌分散的过程中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物在所述丙烯酸树脂与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物形成的混合物的质量百分比为60-80％。

9、可选地，所述改性氧化铝的制备方法包括以下步骤：将球形氧化铝浸没在溶解有硅氧烷表面改性剂的改性溶液中搅拌分散后过滤干燥，制得改性氧化铝；其中，所述硅氧烷表面改性剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

10、可选地，将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料时，所述改性氧化铝与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的质量比为0.5-2.0％。

11、可选地，将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料时，所述石墨烯与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的质量比为0.5-2.0％。

12、可选地，将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料时，包括：

13、将改性氧化铝加入前体涂料搅拌分散制得中间涂料；

14、将石墨烯与分散剂加入中间涂料搅拌分散制得辐射降温涂料。

15、可选地，将石墨烯与分散剂加入中间涂料搅拌分散时，所述分散剂包括byk-180、disponer 9250、byk-110中的至少一种。

16、可选地，将石墨烯与分散剂加入中间涂料，在超声环境下分散粉碎20-40min后静置消泡制得辐射降温涂料。

17、第二方面，本发明还提供上述任一可选制备方法所制备的辐射降温涂料，其整体呈黑色粘稠状。

18、第三方面，本发明还提供上述任一可选制备方法所制备的辐射降温涂料在光伏组件表面的应用，包括以下步骤：将辐射降温涂料均匀涂覆在光伏组件表面，静置固化后制得表面成型有辐射降温涂层的光伏组件。

技术特征：

1.一种辐射降温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将丙烯酸树脂加入前驱体溶液搅拌分散的过程中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物在所述丙烯酸树脂与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物形成的混合物中的质量百分比为60-80％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性氧化铝的制备方法包括以下步骤：将球形氧化铝浸没在溶解有硅氧烷表面改性剂的改性溶液中搅拌分散后过滤干燥，制得改性氧化铝；其中，所述硅氧烷表面改性剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料时，所述改性氧化铝与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的质量比为0.5-2.0％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料时，所述石墨烯与所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的质量比为0.5-2.0％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料时，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将石墨烯与分散剂加入中间涂料搅拌分散时，所述分散剂包括byk-180、disponer 9250、byk-110中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，将石墨烯与分散剂加入中间涂料，在超声环境下分散粉碎20-40min后静置消泡制得辐射降温涂料。

9.一种如权利要求1至8任一项所述制备方法所制备的辐射降温涂料。

10.一种如权利要求1至8任一项所述制备方法所制备的辐射降温涂料在光伏组件表面的应用，其特征在于，包括以下步骤：将辐射降温涂料均匀涂覆在光伏组件表面，静置固化后制得表面成型有辐射降温涂层的光伏组件。

技术总结本发明提供了一种辐射降温涂料及其制备方法与其在光伏组件表面的应用，涉及光伏散热涂料技术领域。本发明提供的方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物搅拌溶解在极性非质子溶剂制得前驱体溶液；将丙烯酸树脂加入前驱体溶液搅拌分散制得前体涂料；将改性氧化铝与石墨烯加入前体涂料搅拌分散制得辐射降温涂料；其中，所述改性氧化铝为经过硅氧烷进行表面改性的球形氧化铝。本发明制备的涂料固化形成的涂层具有高导热性和宽波段热辐射性能，能够整体提高涂料固化后涂层的散热性能，并且工艺简单，成本低廉，无须昂贵设备，适合大规模的工业化生产。技术研发人员：孙喜莲,周浪,岳之浩,魏秀琴,张纪魁,夏炜,刘耀凯受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4