一种自清洁涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料领域，具体而言，本发明涉及一种自清洁涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着绿色低碳经济发展，太阳能光伏发电站建设与运营也进入高峰，光伏组件是整个光伏发电系统中负责光电转化最重要的部分。然而，由于光伏组件露天使用，太阳能光伏发电板因雨水灰尘等会造成严重的表面污染，导致发电效率降低。太阳能光伏组件中玻璃上的污染物是影响光伏电站发电效率的主要原因，灰尘覆盖在组件上形成遮挡现象，直接导致组件功率输出下降，而且灰尘长期粘附对组件具有一定的腐蚀作用。同时，灰尘一直存在会造成组件的热斑，进一步降低组件的输出功率，甚至影响组件的寿命。

2、光伏板涂层自清洁技术是一种主动自清洁技术，旨在减少光伏板表面灰尘和污垢的积累，提供更高的光吸收性能，增加光伏板的发电效率。光伏板自清洁涂层在国内外都已经得到广泛应用和研究。然而，目前的自清洁涂层存在自清洁能力不强的问题，此外，由于涂层本身会增强对光的反射作用，同时会影响太阳光吸收，涂层对光的透过率不高，透光性较差，由此会降低太阳能光伏组件的发电效率。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前的自清洁涂层自清洁能力不强，透光性较差，由此会降低太阳能光伏组件的发电效率。

2、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种自清洁涂料及其制备方法和应用，自清洁涂料能够形成具有纳米粗糙结构和低表面能的自清洁涂层，具有良好的自清洁性能，透光率高，能够提高光伏组件的发电效率。

3、本发明实施例提供一种自清洁涂料，包括：第一组分和第二组分；其中，所述第一组分包括环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝和第一溶剂；所述第二组分包括气相二氧化硅、含氟硅烷偶联剂和第二溶剂。

4、本发明实施例的自清洁涂料带来的优点和技术效果：自清洁涂料包括依次用于涂覆的第一组分和第二组分，能够形成具有纳米粗糙结构和低表面能的自清洁涂层，具有良好的自清洁性能，降低灰尘等污垢的附着，保持板面干净，并能通过雨水等自行冲洗清洁，透光率高，能够提高透光率至93％以上，从而提高光伏组件的发电效率，与不使用自清洁涂料的光伏组件比较，在相同运行条件下，三个月能够提升光伏组件发电量2.8％以上。同时，自清洁涂料形成的涂层具有很好的耐久性，能够保护光伏组件表面免受氧化等因素的损害和腐蚀，从而延长光伏组件的使用寿命。

5、本发明实施例中，第一组分中，环氧树脂与基底的粘合强度高，不易剥落；硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝能够改善其在环氧树脂中的分散性，并有利于纳米粗糙结构的均匀形成，进而改善透光性和自清洁性能。第二组分包括气相二氧化硅和含氟硅烷偶联剂，使得涂料形成的涂层具有低表面能特性，进一步增强了自清洁性能。第一组分的环氧树脂以及硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝和第二组分的气相二氧化硅共同作用形成特殊的粗糙纳米结构，涂层具有疏水性，自清洁效果良好，具有较高的透光率。

6、在一些实施例中，所述第一组分中，所述硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷或十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种；

7、和/或，所述硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝的粒径为20-70nm；

8、和/或，所述环氧树脂包括环氧树脂e-44、环氧树脂e-51中的至少一种；

9、和/或，所述固化剂为聚醚胺；

10、和/或，所述第一溶剂包括丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；

11、和/或，所述第一组分中环氧树脂的质量百分比为1-5％；

12、和/或，所述环氧树脂和硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝的质量比为8-15：1；

13、和/或，所述环氧树脂和固化剂的质量比为1-10：1。

14、在一些实施例中，所述第二组分中，所述含氟硅烷偶联剂包括1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种；

15、和/或，所述第二溶剂包括甲醇、乙醇中的至少一种；

16、和/或，所述气相二氧化硅、含氟硅烷偶联剂、第二溶剂的质量比为1：0.1-1.5：3-200。

17、本发明实施例提供一种自清洁涂料的制备方法，包括：将环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝和第一溶剂混合得到第一组分；将气相二氧化硅、含氟硅烷偶联剂和第二溶剂混合得到第二组分。本发明实施例中，通过混合各组分的成分分别得到第一组分和第二组分。

18、本发明实施例提供一种自清洁涂层，采用本发明实施例所述的自清洁涂料，在基底上依次涂覆第一组分和第二组分，得到自清洁涂层。本发明实施例中，自清洁层具有良好的自洁性能，能够提高透光率至93％以上，从而提高光伏组件的发电效率。

19、在一些实施例中，所述基底为玻璃。

20、本发明实施例提供一种自清洁涂层的制备方法，包括以下步骤：

21、(1)在基底上涂覆第一组分，固化；

22、(2)在所述步骤(1)固化后的第一组分的表面涂覆第二组分，干燥，得到自清洁涂层。

23、本发明实施例中，自清洁涂层可以通过浸渍提拉、喷涂、旋涂等多种涂覆工艺进行制备，工艺简单，便于操作，适用范围广。

24、在一些实施例中，所述步骤(1)中，所述涂覆的方式包括浸渍提拉、喷涂、旋涂中的至少一种；

25、和/或，所述步骤(1)中，所述固化采用热固化，所述热固化的温度为60-120℃，所述热固化的时间为0.5-4h；

26、和/或，所述步骤(2)中，所述涂覆的方式包括浸渍提拉、喷涂、旋涂中的至少一种；

27、和/或，所述步骤(2)中，所述干燥的温度为40-80℃，所述干燥的时间为1-3h。

28、本发明实施例提供一种自清洁涂料或者自清洁涂层的应用，用于太阳能光伏组件。本发明实施例中，具备自清洁涂料或者自清洁涂层的全部优点，在此不再赘述。

29、本发明实施例提供一种太阳能光伏组件，包括本发明实施例所述的自清洁涂层。本发明实施例中，具备自清洁涂层的全部优点，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种自清洁涂料，其特征在于，包括：第一组分和第二组分；其中，所述第一组分包括环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝和第一溶剂；所述第二组分包括气相二氧化硅、含氟硅烷偶联剂和第二溶剂。

2.根据权利要求1所述的自清洁涂料，其特征在于，所述第一组分中，所述硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷或十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的自清洁涂料，其特征在于，所述第二组分中，所述含氟硅烷偶联剂包括1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种；

4.一种权利要求1-3中任一项所述的自清洁涂料的制备方法，其特征在于，包括：将环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝和第一溶剂混合得到第一组分；将气相二氧化硅、含氟硅烷偶联剂和第二溶剂混合得到第二组分。

5.一种自清洁涂层，其特征在于，采用权利要求1-3中任一项所述的自清洁涂料，在基底上依次涂覆第一组分和第二组分，得到自清洁涂层。

6.根据权利要求5所述的自清洁涂层，其特征在于，所述基底为玻璃。

7.一种权利要求5或6所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述涂覆的方式包括浸渍提拉、喷涂、旋涂中的至少一种；

9.一种权利要求1-3中任一项所述的自清洁涂料或者权利要求5或6所述的自清洁涂层的应用，其特征在于，用于太阳能光伏组件。

10.一种太阳能光伏组件，其特征在于，包括权利要求5或6所述的自清洁涂层。

技术总结本发明公开了一种自清洁涂料及其制备方法和应用，自清洁涂料包括：第一组分和第二组分；其中，所述第一组分包括环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝和第一溶剂；所述第二组分包括气相二氧化硅、含氟硅烷偶联剂和第二溶剂。本发明的自清洁涂料能够形成具有纳米粗糙结构和低表面能的自清洁涂层，具有良好的自清洁性能，透光率高，能够提高光伏组件的发电效率。技术研发人员：陈星,任青春,敖雳,黄林,张弛,刘成强,赵金元,朱国铭受保护的技术使用者：重庆清电新能源开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20