[发明专利]一种石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃，其特征在于玻璃单面镀覆了厚度120-200nm的自清洁减反射膜，经过600-700℃钢化处理后，能够耐受野外苛刻的应用环境；镀膜后的太阳能电池自清洁减反射玻璃的透光率为94.6%-95.1%，表面方块电阻为10⁵-10⁶Ω，表面硬度7H；镀膜层中含有1%-3%重量的石墨烯，含有3%-9%重量的透明导电氧化物，其余为介孔二氧化硅；所述的透明导电氧化物是掺锑氧化锡（ATO）、掺锡氧化铟（ITO）或掺铝氧化锌（AZO）之一。

2.根据权利要求1所述的石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃，其特征在于石墨烯是在太阳能电池玻璃高温钢化过程中，将镀膜层中的纳米氧化石墨烯原位热还原形成的。

3.根据权利要求1所述的石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃，其特征在于透明导电氧化物的导电网络是太阳能电池玻璃高温钢化过程中，将镀膜凝胶层中的纳米透明导电氧化物原位掺杂烧结形成的，纳米透明导电氧化物同时作为减反射组分和抗静电自清洁组分。

4.一种石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃的制备方法，其特征在于技术方案包括玻璃减反射镀膜液制备、纳米氧化石墨烯的分散液制备、纳米透明导电氧化物水溶胶制备、自清洁减反射镀膜液制备、太阳能电池玻璃镀膜、干凝胶膜层形成、玻璃钢化和自清洁减反射膜层形成七个部分：

（1）玻璃减反射镀膜液制备是将正硅酸乙酯在乙醇水溶液中酸性水解法生成的质量浓度5%、平均直径5nm和pH1-2的酸性纳米SiO₂水溶胶A ，与市售硅酸钠离子交换法制备的质量浓度5%，平均直径20nm和pH9-11的碱性纳米SiO₂水溶胶B，以固体质量计，A:B=1:3-5混合，用5%磷酸水溶液调整到pH4-5，进行聚会反应0.5-2h，再进一步调整到pH2-3，形成粒径范围5-40nm的玻璃减反射镀膜液；

（2）纳米氧化石墨烯的分散液制备是将质量浓度1%的自制或市售工业级氧化石墨烯分散液，加入玻璃减反射镀膜液中，将混合液容器放入超声清洗机中，使氧化石墨烯分散0.5-1.5h，控制纳米氧化石墨烯与纳米SiO₂的质量比为0.002-0.006:1，得到纳米氧化石墨烯-纳米SiO₂分散液；

（3）纳米透明导电氧化物水溶胶制备是在新制备的质量浓度5%的纳米Sn(OH)₄、5%的纳米In(OH)₃或5%的纳米Zn(OH)₂ 之一A组分中，分别加入质量浓度5%的纳米Sb(OH)₃、5%的纳米In(OH)₃或5%的纳米Al(OH)₃之一B组分， 混合后加入饱和乙二酸溶液C组分，控制A组分、B组分和C组分的摩尔比为1:0.05-0.2：0.5-1.0，在60-70℃下加热胶溶1-3h，得到质量浓度3%-5%的纳米透明导电氧化物水溶胶；

（4）自清洁减反射镀膜液制备是向纳米氧化石墨烯-纳米SiO₂的分散液中加入纳米透明导电氧化物水溶胶，控制纳米SiO₂与纳米透明导电氧化物的质量比为1:0.03-0.1，混合均匀，加入质量浓度3%的聚氨酯乳液分散剂，得到质量浓度3%-5%的自清洁减反射镀膜液；

（5）太阳能电池玻璃镀膜是将镀膜液涂布在太阳能电池玻璃表面上，控制湿膜厚度2-3µm，可以采用棒涂、喷涂和辊涂的镀膜方式；

（6）干凝胶膜层形成是将镀膜玻璃放入烘箱或隧道窑炉中，在130-180℃下凝胶固化6-10分钟，形成厚度120-200nm的干凝胶膜层，镀膜层表面平整，附着力强，膜层硬度达到7H，透光率大于94.6%；

（7）玻璃钢化和自清洁减反射膜层形成是将镀膜玻璃放在600-700℃下钢化处理6-30分钟，使氧化石墨烯高温热还原为石墨烯，镀膜层中的有机物分解挥发，冷却后用去离子水清洗，干燥，得到石墨烯改性太阳能电池自清洁减反射玻璃，在80nm-1100nm波长范围内太阳能玻璃的透光率为94.6%-95.1%，表面方块电阻由玻璃的10¹²Ω降低到10⁵-10⁶Ω。