一种海上光伏减反射涂料及其制备方法与流程

本发明属于光学涂料，具体地，涉及一种海上光伏减反射涂料及其制备方法。

背景技术：

1、太阳能以其不必长距离输送、无噪声、无污染等独特优点成为理想的代替化石燃料的清洁能源。光伏发电是太阳能利用率高且具有发展前景的利用方式，其中，海上光伏发电技术作为太阳能发电的重要组成部分，其发展潜力巨大。

2、目前，在光伏市场中，较为成熟的太阳能发电器件为硅基太阳能电池和薄膜太阳电池，其组件的光电转换效率虽然在近年来取得快速发展，然而依旧在20%左右。提高太阳电池组件中光吸收材料的光电转换效率不仅成本高，而且存在技术瓶颈，很难突破。因此，提高组件中其他材料的透光率是目前提高光伏组件发电功率的常用方法。在光伏盖板玻璃上制备减反射层可以明显降低反射率，增加透过率，从而增加硅基吸收层对太阳能的吸收。减反射层有单层膜和多层膜之分，单层膜材料主要有sio2、zns和tio2等，很难实现宽域范围内理想的减反射效果，而多层减反射膜会增加材料、资金的损耗以及镀膜工艺的复杂性，且对光的减反射增透增益不高。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种海上光伏减反射涂料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种海上光伏减反射涂料，按照重量份计包括：正硅酸乙酯30-35份、烷基三甲氧基硅烷8-14份、烷基二乙氧基硅烷15-20份、减反射助剂12-18份、纳米二氧化硅10-15份、流平剂1-1.3份、助溶剂10-15份、去离子水22-28份；

4、一种海上光伏减反射涂料的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤s1：将减反射助剂、纳米二氧化硅、助溶剂和去离子水超声分散，分散液用甲酸调节ph为4-5，室温下搅拌1.5-2.5h，得到预水解液；

6、步骤s2：将预水解液升温至60-75℃，加入正硅酸乙酯和烷基二乙氧基硅烷搅拌反应2-3h，再加入烷基三甲氧基硅烷继续反应5-7h，降温至室温后加入流平剂混匀并静置陈化3天，得到海上光伏减反射涂料。

7、优选地，烷基三甲氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷中一种或两种。

8、优选地，烷基二乙氧基硅烷为二甲基二乙氧基硅烷。

9、优选地，纳米二氧化硅的平均粒径不高于20nm。

10、优选地，流平剂选自有机硅流平剂。

11、优选地，助溶剂由异丙醇和乙醇复配而成。

12、所述减反射助剂由以下方法制备：

13、步骤a1：将四氟丁二醇和无水二甲基乙酰胺预混，通入干燥氮气保护，升温至80-90℃，施加90-120rpm搅拌，缓慢加入甲基乙烯基二氯硅烷，反应3-4h，之后加入乙二醇混合猝灭，加水减压旋蒸，旋蒸底物水洗、分液并真空干燥，得到中间体；

14、进一步地，四氟丁二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、乙二醇和无水二甲基乙酰胺的用量比为10mmol：11-13mmol：5-8mmol：25-35ml，甲基乙烯基二氯硅烷与四氟丁二醇取代，形成含氟链状化合物；中间体的化学式如下：

15、；

16、其中，n=4-10；

17、步骤a2：将中间体、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、二甲基苯基膦和无水丙酮混合，通入干燥氮气保护，升温至50-60℃，施加120-180rpm搅拌和300-400w/m2紫外辐照，回流反应6-8h，反应结束旋蒸脱除丙酮，得到减反射助剂；

18、进一步地，中间体、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、二甲基苯基膦和无水丙酮的用量比为10g：4.5-5.5g：40-55mg：60-70ml，在紫外辐照引发下，γ-巯丙基三乙氧基硅烷与中间体分子侧链的双键点击反应，向中间体分子侧链引入乙氧基硅烷结构改性减反射助剂的化学式如下：

19、；

20、其中，n=4-10，表示连接键。

21、本发明的有益效果：

22、本发明公开一种硅溶胶型减反射涂料，以传统的正硅酸乙酯以及硅烷化合物为主要成膜材料，通过引入自主研发的减反射助剂和纳米二氧化硅相互作用降低涂层的反射率；该减反射助剂由甲基乙烯基二氯硅烷与四氟丁二醇取代，形成含氟链状化合物，即中间体，再由γ-巯丙基三乙氧基硅烷与中间体分子侧链的双键点击反应，向中间体分子侧链引入乙氧基硅烷结构改性，即得到减反射助剂；在配制涂料的过程中，减反射助剂侧链的乙氧基结构优先水解并与纳米二氧化硅偶联，形成以减反射助剂为链状模板，贴敷二氧化硅微粒的双层复合物，其分散在涂层易于相互交织形成大量层状界面，光波穿过这些层状界面时更易于发生相消干涉，从而减少整体反射；另外，减反射助剂中的氟结构折射率低，与二氧化硅微粒复合后有效降低其折射率，可以与空气的折射率更好地匹配，减少光波在界面上的反射，此外，减反射助剂与二氧化硅微粒形成的双层复合物密度偏高，在固化过程中沉积，配合固化工艺，在固化的涂层上形成渐变的折射率梯度，降低层间折射率突变导致的反射，且近空气层富集的氟结构赋予涂层良好的耐受性，特别在海上光伏工况下保持涂层的减反射稳定性。

技术特征：

1.一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，按照重量份计包括：正硅酸乙酯30-35份、烷基三甲氧基硅烷8-14份、烷基二乙氧基硅烷15-20份、减反射助剂12-18份、纳米二氧化硅10-15份、流平剂1-1.3份、助溶剂10-15份和去离子水22-28份；

2.根据权利要求1所述的一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，减反射助剂的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，四氟丁二醇、甲基乙烯基二氯硅烷、乙二醇和无水二甲基乙酰胺的用量比为10mmol：（11-13）mmol：（5-8）mmol：（25-35）ml。

4.根据权利要求3所述的一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，中间体、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、二甲基苯基膦和无水丙酮的用量比为10g：（4.5-5.5）g：（40-55）mg：（60-70）ml。

5.根据权利要求1所述的一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，烷基三甲氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷中一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，烷基二乙氧基硅烷为二甲基二乙氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的一种海上光伏减反射涂料，其特征在于，纳米二氧化硅的平均粒径不高于20nm。

8.一种权利要求1-7中任一项所述的海上光伏减反射涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种海上光伏减反射涂料及其制备方法，属于光学涂料技术领域。该涂料按照重量份计包括：正硅酸乙酯30‑35份、烷基三甲氧基硅烷8‑14份、烷基二乙氧基硅烷15‑20份、减反射助剂12‑18份、纳米二氧化硅10‑15份、流平剂1‑1.3份、助溶剂10‑15份、去离子水22‑28份；减反射助剂由甲基乙烯基二氯硅烷与四氟丁二醇取代，形成含氟链状化合物，即中间体，再由γ‑巯丙基三乙氧基硅烷与中间体分子侧链的双键点击反应，向中间体分子侧链引入乙氧基硅烷结构改性，即得到减反射助剂，其与纳米二氧化硅相互作用降低涂层的反射率。技术研发人员：邹万康,余祥辉,李贞华,王锦雅,邹浩然受保护的技术使用者：上海达巧康新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4