[发明专利]一种石墨烯掺杂玻璃镀膜液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯掺杂玻璃镀膜液及其制备方法，将氧化石墨烯加入硅酸钠水溶胶中超声处理0.5‑1h，使氧化石墨烯分散吸附在纳米SiO₂水溶胶粒子表面，将硅粉分批加入反应溶液中，在50‑70℃下反应1‑4h，使氧化石墨烯分子中的含氧官能团还原去除生成石墨烯，硅粉本身在pH为8‑10下被氧化和水解生成石墨烯掺杂纳米SiO₂水溶胶A，再与正硅酸乙酯水解生成的纳米SiO₂水溶胶B以及镀膜调节剂调配得到石墨烯掺杂玻璃镀膜液。本发明石墨烯掺杂玻璃镀膜液具备减反射和自清洁双重功能，可提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯掺杂玻璃镀膜液及其制备方法，特别是一种硅粉还原氧化石墨烯制备石墨烯掺杂玻璃镀膜液的方法，属于新能源和新材料领域。

背景技术

晶体硅太阳能电池组件封装玻璃的可见光透过率一般为91.6%，其单表面反射率约4%。若在太阳能玻璃表面涂覆厚度120-180nm的减反射膜，可使单表面反射率降低到1%以下，增加可见光透过率2.5%-3.5%，在500-550nm波长下的透过率可达95%-96%。

太阳能玻璃减反射镀膜液主要组分是纳米SiO₂、TiO₂、MgF₂、Al₂O₃、SnO₂、稀土氧化物或其混合物的水溶胶。目前太阳能玻璃减反射镀膜液的生产和应用技术已基本成熟，工业上将溶胶凝胶法制备的水性减反射镀膜液辊涂在清洗干净的太阳能玻璃表面，在150-180℃下烘干固化成膜，然后在700 ℃左右进行钢化，同时将涂覆在太阳能玻璃表面的减反射膜烧结在太阳能玻璃表面上。在太阳能玻璃上涂覆减反射膜是一种提高太阳能电池光转换效率简便易行的方法，已在光伏产业中得到广泛应用。

晶体硅太阳能电池在户外安装使用中，玻璃盖板逐渐为灰尘或工业污染物覆盖，降低了玻璃透光率,使太阳能电池效率下降10%—30% 。目前太阳能电池玻璃的灰尘污染主要靠人工或机械方式清理，不仅操作麻烦，而且容易损伤太阳能电池，市场需要具有自清洁和减反射双重功能的太阳能玻璃镀膜液。

太阳能玻璃自清洁减反射膜可分为亲水性自清洁减反射膜和疏水性自清洁减反射膜二类。亲水性自清洁减反射膜主要依靠其对雨水的良好浸润性，利用自然降雨将其表面附着的灰尘冲刷洗去，比较适合雨水充沛的地区采用。疏水性自清洁减反射膜的表面能比较小，灰尘不易在其表面吸附，长期积累的灰尘在其表面的吸附力很弱，自然风力就可将其表面附着的灰尘吹去，比较适合干旱少雨地区采用。为了防止灰尘在自清洁减反射膜表面的静电吸附，自清洁减反射膜材料不能是绝缘体，通常需要在SiO₂减反射膜材料中掺杂SnO₂或TiO₂半导体以提高其抗静电性能。

因为纳米石墨烯具有良好的导电性、透光性和疏水性，若将其添加在SiO₂减反射镀膜液中，在玻璃表面形成的减反射膜不仅具有良好的透光性，而且具有抗静电性能和疏水性，表面不易静电吸附灰尘，积累的灰尘也容易被自然风吹去，纳米石墨烯是一种潜在的自清洁减反射膜材料。中国专利CN10755805A(2018-01-09)公开一种减反射镀膜复合溶胶及其制备方法，也在考虑将石墨烯材料作为玻璃减反射材料组分，但其没有认识到掺杂纳米石墨烯的抗静电和自清洁作用，减反射镀膜复合溶胶仍采用过渡金属氧化物半导体作为抗静电材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯掺杂玻璃镀膜液, 其特征在于由减反射组分、自清洁组分、成膜粘结组分、镀膜调节剂和溶剂组成，具有自清洁和减反射双重功能，能够适应现有的太阳能玻璃镀膜生产工艺，镀膜液按质量百分比组成如下：

纳米SiO₂水溶胶A 3%-4.5%

纳米SiO₂水溶胶B 0.5%-2%

纳米石墨烯水溶胶 0.05%-0.1%