本發(fā)明涉及玻璃防污技術領域，更具體而言，涉及一種納米防污涂層液及其制備方法與應用。

背景技術：

據(jù)國家最新“十三五”光伏發(fā)展規(guī)劃，將持續(xù)壯大太陽能光伏發(fā)電市場規(guī)模，加快推進中東部地區(qū)分布式光伏發(fā)電和西部地區(qū)光伏電站規(guī)模化發(fā)展：在中東部地區(qū)打造多能互補的光伏發(fā)電綜合利用基地；在西部地區(qū)結合本地消納和特高壓送出通道建設百萬千瓦級大型光電基地?！笆濉笔俏覈茉崔D型的啟動期，為光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了根本性支撐。但光伏產(chǎn)業(yè)在此期間仍面臨四項挑戰(zhàn)：經(jīng)濟性仍是制約光伏發(fā)電發(fā)展的主要因素；技術進步和產(chǎn)業(yè)升級是制約發(fā)展的關鍵問題；適應光伏發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的管理體系有待完善；適應光伏發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的配套產(chǎn)業(yè)服務體系尚未建立。

光伏電站在長達25年的壽命周期中，組件效率、電器元件性能會逐步降低，發(fā)電量隨之逐年遞減，除去這些自然老化的因素之外，還有組件、逆變器質量問題，線路布局、灰塵、串并聯(lián)損失、線纜損失等多種因素。在影響光伏電站整體發(fā)電能力的各種因素中，灰塵是第一大殺手?；覊m對光伏電站的影響主要有：通過遮蔽達到組件的光線，從而影響發(fā)電量；影響散熱，從而影響轉換效率；具備酸堿特性的灰塵沉積在組件表面，長時間侵蝕后板面粗糙不平，有利灰塵進一步積聚，同時增加了陽光漫反射。事實上，小小的灰塵一直是降低太陽能電池板發(fā)電量的致命問題。

對于長時間運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，面板積塵對其影響不可小覷。面板表面的灰塵具有反射、散射和吸收太陽輻射的作用，可降低太陽的透過率，造成面板接收到的太陽輻射減少，輸出功率也隨之減小，其作用與灰塵累積厚度成正比。

大中型光伏電站人工清潔難度較大，一般采用機械清潔的方式。高壓水槍清洗，水經(jīng)過加壓后形成水汽混合物，將光伏面板表面塵土沖洗干凈，清潔效果較好，因此被很多光伏電站廣泛采用；缺點是對水電需求較大，清潔過程中會形成大量污水，污染環(huán)境；投入成本主要是機器和人員工資。清洗車清洗，用水量較大，對面板幾乎沒有損傷，效率較高，但需空間寬闊平坦的地區(qū)使用，投入成本較高。另外還有機械除塵技術，利用機械化的刷子結合噴水沖洗光伏面板的自動除塵裝置等，靠機械力將粉塵掃走。優(yōu)點是自動化強，節(jié)省人力。但有些機器清潔效果較差，成本較高，同時也會污染環(huán)境。

為此，有必要設計一種能自清潔的可用于光伏玻璃表面的納米防污涂層液，以克服上述問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，現(xiàn)有光伏電站高壓水槍清洗對水電的消耗大、清洗車清洗需空間寬闊平坦的要求、機器清潔效果差，成本高等問題。

提供一種納米防污涂層液，該納米防污涂層液涂覆于光伏玻璃表面后能形成納米防污涂層，該納米防污涂層與光伏玻璃表面相比具有更好的耐磨性、耐老化性、疏水性、防污性、防油性及可見光寬光譜高效減反射特性，以一定角度傾斜的光伏玻璃板在該納米防污涂層的保護下表面不易積灰，降低了清潔操作的難度和頻次，對有效清潔光伏玻璃板用水的需求量也大大降低，整體上實現(xiàn)了光伏電站運行維護成本的降低，從而提高了光伏發(fā)電的收益率。

本發(fā)明解決其問題所采用的技術方案是：

一方面，本發(fā)明提供一種納米防污涂層液，所述納米防污涂層液的原料包括以下成分：正硅酸乙酯、有機改性劑、去離子水、有機溶劑、催化劑。

在本發(fā)明提供的納米防污涂層液中，所述原料中各成分的含量為：按重量份數(shù)計，正硅酸乙酯100份、有機改性劑0～15份、去離子水8～60份、有機溶劑0.5～15份、催化劑0～12份。

在本發(fā)明提供的納米防污涂層液中，所述有機溶劑選自無水乙醇、異丙醇和丙醇中的至少一種。

在本發(fā)明提供的納米防污涂層液中，所述催化劑選自硅氮烷、三甲基氯硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷中的至少一種。

在本發(fā)明提供的納米防污涂層液中，所述有機改性劑選自二甲基二乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一種。

相應地，本發(fā)明還提供了一種上述納米防污涂層液的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

步驟s1：將一定配比的去離子水、有機溶劑和催化劑在容器中混合后，向所述容器中逐滴地加入一定量的正硅酸乙酯；

步驟s2：向所述容器中滴加一定量的有機改性劑，將所述容器中的溶液加熱至40℃，并保溫攪拌一段時間，得到所述納米防污涂層液。

在本發(fā)明提供的制備方法中，所述步驟s1和步驟s2中所用到的所述去離子水、有機溶劑、催化劑、正硅酸乙酯和有機改性劑的重量份數(shù)分別為：8～60份、0.5～15份、0～12份、100份、0～15份。

在本發(fā)明提供的制備方法中，所述有機溶劑選自無水乙醇、異丙醇和丙醇中的至少一種；所述催化劑選自硅氮烷、三甲基氯硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷中的至少一種；所述有機改性劑選自二甲基二乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一種。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種防污光伏玻璃的制作方法，所述制作方法包括如下步驟：

步驟s3：將如權利要求1～5中任意一項所述的納米防污涂層液通過化學氣相沉積或者輥涂的方式涂覆到光伏玻璃基板的表面；

步驟s4：自然晾干一段時間，得到所述防污光伏玻璃。

最后，本發(fā)明還提供了一種防污光伏玻璃，所述防污光伏玻璃包括光伏玻璃基板和附于所述玻璃基板表面的納米防污涂層，所述納米防污涂層由所述如權利要求1～5中任意一項所述的納米防污涂層液通過化學氣相沉積或者輥涂的方式涂覆到所述玻璃基板表面獲得，所述納米防污涂層厚度為20～50nm。

與現(xiàn)有技術相比，實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：本發(fā)明提供的納米防污涂層液的制備原料包括以下成分：正硅酸乙酯、有機改性劑、去離子水、有機溶劑、催化劑。將該納米防污涂層液通過化學氣相沉積法涂覆在光伏玻璃基板的表面，該納米防污涂層液以化學鍵與光伏玻璃基板結合，進而在光伏玻璃基板的表面自組裝形成牢固的無色、無味、光滑透明約幾十納米厚度的具有類似荷葉表面的優(yōu)良防水、防油、防污等特性的納米防污涂層。該納米防污涂層能在很大程度的提升玻璃的光學性能，最重要的是，納米防污涂層有效地把光伏玻璃基板中的絕大部分羥基等極性基團與外界隔絕，使得以一定角度傾斜的光伏發(fā)電面板在納米涂層保護下表面不易積灰，從而降低了對光伏發(fā)電面板進行清潔操作的難度和頻次，大大降低了對光伏發(fā)電面板進行清潔所需的用水量，整體上實現(xiàn)了光伏電站運行維護成本的降低，最終提高了光伏發(fā)電的收益率。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

本實施例提供一種納米防污涂層液及其制備方法，本實施例的納米防污涂層液采用低表面能的有機硅化合物為原料，具體地，由一定配比的正硅酸乙酯、有機改性劑、去離子水、有機溶劑、催化劑制成。其中，所述有機溶劑為無水乙醇，所述催化劑為硅氮烷，所述有機改性劑為二甲基二乙氧基硅烷。

本實施例中，所述納米防污涂層液的制備方法如下：

步驟s0：原料稱取

具體地，利用電子秤和燒杯等，按質量分數(shù)計，分別稱取100份正硅酸乙酯、60份去離子水、15份無水乙醇、12份硅氮烷和15份二甲基二乙氧基硅烷。

步驟s1：硅溶膠的制取

具體地，將稱取好的60份去離子水、15份無水乙醇和12份硅氮烷加入有磁力攪拌子的平底燒瓶中，然后將稱取好的100份正硅酸乙酯逐滴地加入所述平底燒瓶中，所述平底燒瓶中的各個組分在磁力攪拌子的攪拌作用下充分均勻混合，得到硅溶膠。

步驟s2：納米防污涂層液的制取

具體地，將稱取好的15份二甲基二乙氧基硅烷滴入所述平底燒瓶中，并將所述平底燒瓶置于溫度保持在40℃的恒溫水浴中，當用溫度計測得所述平底燒瓶中的溶液達到40℃時，開始計時，利用磁力攪拌子對所述平底燒瓶中的溶液持續(xù)攪拌1h，得到所述納米防污涂層液。

實施例二

本實施例提供一種納米防污涂層液及其制備方法，本實施例的納米防污涂層液采用低表面能的有機硅化合物為原料，具體地，由一定配比的正硅酸乙酯、有機改性劑、去離子水、有機溶劑、催化劑制成。其中，所述有機溶劑為異丙醇，所述催化劑為三甲基氯硅烷，所述有機改性劑為十八烷基三乙氧基硅烷。

本實施例中，所述納米防污涂層液的制備方法如下：

步驟s0：原料稱取

具體地，利用電子秤和燒杯等，按質量分數(shù)計，分別稱取100份正硅酸乙酯、8份去離子水、0.5份異丙醇、1份三甲基氯硅烷和2份十八烷基三乙氧基硅烷。

步驟s1：硅溶膠的制取

具體地，將稱取好的8份去離子水、0.5份異丙醇、1份三甲基氯硅烷加入有磁力攪拌子的平底燒瓶中，然后將稱取好的100份正硅酸乙酯逐滴地加入所述平底燒瓶中，所述平底燒瓶中的各個組分在磁力攪拌子的攪拌作用下充分均勻混合，得到硅溶膠。

步驟s2：納米防污涂層液的制取

具體地，將稱取好的2份十八烷基三乙氧基硅烷滴入所述平底燒瓶中，并將所述平底燒瓶置于溫度保持在40℃的恒溫水浴中，當用溫度計測得所述平底燒瓶中的溶液達到40℃時，開始計時，利用磁力攪拌子對所述平底燒瓶中的溶液持續(xù)攪拌1h，得到所述納米防污涂層液。

實施例三

本實施例提供一種納米防污涂層液及其制備方法，本實施例的納米防污涂層液采用低表面能的有機硅化合物為原料，具體地，由一定配比的正硅酸乙酯、有機改性劑、去離子水、有機溶劑、催化劑制成。其中，所述有機溶劑為丙醇，所述催化劑為八甲基環(huán)四硅氧烷，所述有機改性劑為十七氟癸基三乙氧基硅烷。

本實施例中，所述納米防污涂層液的制備方法如下：

步驟s0：原料稱取

具體地，利用電子秤和燒杯等，按質量分數(shù)計，分別稱取100份正硅酸乙酯、34份去離子水、7.5份丙醇、6份八甲基環(huán)四硅氧烷和10份十七氟癸基三乙氧基硅烷。

步驟s1：硅溶膠的制取

具體地，將稱取好的34份去離子水、7.5份丙醇、6份八甲基環(huán)四硅氧烷加入有磁力攪拌子的平底燒瓶中，然后將稱取好的100份正硅酸乙酯逐滴地加入所述平底燒瓶中，所述平底燒瓶中的各個組分在磁力攪拌子的攪拌作用下充分均勻混合，得到硅溶膠。

步驟s2：納米防污涂層液的制取

具體地，將稱取好的10份十七氟癸基三乙氧基硅烷滴入所述平底燒瓶中，并將所述平底燒瓶置于溫度保持在40℃的恒溫水浴中，當用溫度計測得所述平底燒瓶中的溶液達到40℃時，開始計時，利用磁力攪拌子對所述平底燒瓶中的溶液持續(xù)攪拌1h，得到所述納米防污涂層液。

實施例四

本實施例提供一種納米防污涂層液及其制備方法，本實施例的納米防污涂層液采用低表面能的有機硅化合物為原料，具體地，由一定配比的正硅酸乙酯、有機改性劑、去離子水、有機溶劑、催化劑制成。其中，所述有機溶劑為無水乙醇，所述催化劑為硅氮烷，所述有機改性劑為二甲基二乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷和十七氟癸基三乙氧基硅烷的混合物。

本實施例中，所述納米防污涂層液的制備方法如下：

步驟s0：原料稱取

具體地，利用電子秤和燒杯等，按質量分數(shù)計，分別稱取100份正硅酸乙酯、60份去離子水、15份無水乙醇、12份硅氮烷、7.5份二甲基二乙氧基硅烷、1份十八烷基三乙氧基硅烷、5份十七氟癸基三乙氧基硅烷。

步驟s1：硅溶膠的制取

具體地，將稱取好的60份去離子水、15份無水乙醇、12份硅氮烷加入有磁力攪拌子的平底燒瓶中，然后將稱取好的100份正硅酸乙酯逐滴地加入所述平底燒瓶中，所述平底燒瓶中的各個組分在磁力攪拌子的攪拌作用下充分均勻混合，得到硅溶膠。

步驟s2：納米防污涂層液的制取

具體地，將稱取好的7.5份二甲基二乙氧基硅烷、1份十八烷基三乙氧基硅烷、5份十七氟癸基三乙氧基硅烷混合后滴入所述平底燒瓶中，并將所述平底燒瓶置于溫度保持在40℃的恒溫水浴中，當用溫度計測得所述平底燒瓶中的溶液達到40℃時，開始計時，利用磁力攪拌子對所述平底燒瓶中的溶液持續(xù)攪拌1h，得到所述納米防污涂層液。

本發(fā)明實施例一、二、三、四提供的納米防污涂層液的制備成本低，制備方法的操作工藝簡單，采用非常通用的設備，非常簡單的工藝流程，所用的原料化學品均為市售，我們可以因地制宜地生產(chǎn)制備出所述納米防污涂層液，具有良好的技術經(jīng)濟效益。另外，最重要的是，所述納米防污涂層液可以化學鍵的形式在玻璃基材表面自組裝形成牢固的納米防污涂層，所述納米防污涂層液中的低表面能的基團則有序排列于納米防污涂層的表面，產(chǎn)生類似荷葉表面的優(yōu)良防水、防油和防污性能。

總而言之，所述納米防污涂層液的有效壽命長，用途廣，且制備方法簡單經(jīng)濟實用，應用前景廣闊。

實施例五

本實施例提供一種防污光伏玻璃及其制作方法，本實施例中所述防污光伏玻璃的制作方法如下：

步驟s3：納米防污涂層液的涂布

將實施例一提供的納米防污涂層液(當然，也可以是實施例二或三或四提供的納米防污涂層液)通過化學氣相沉積的方式(在其他實施例中，也可以采用輥涂的方式)涂覆在光伏玻璃基板的表面，使得所述光伏玻璃基板的表面形成一層一定的厚度的納米防污涂層。

步驟s4：防污光伏玻璃的形成

自然晾干2h后，即可得到防污光伏玻璃。

需要說明的是，所述納米防污涂層的厚度可以是100～130nm之間的任意值(包括端點值)。

本實施例中，按照上述方法利用編號分別為1、2、3的高效多晶型光伏玻璃基板和編號分別為4、5、6的高效方晶型光伏玻璃基板制取了六塊防污光伏玻璃，并分別對編號分別為1、2、3的高效多晶型光伏玻璃基板、編號分別為4、5、6的高效方晶型光伏玻璃基板和制取的六塊防污光伏玻璃做了發(fā)電功率測試，測試結果如下表。

由測試結果不難發(fā)現(xiàn)，無論是高效多晶型光伏玻璃基板還是高效方晶型光伏玻璃基板，鍍膜后的最大發(fā)電功率均相應的大于鍍膜前的最大發(fā)電功率。也就是說，無論在高效多晶型光伏玻璃基板還是在高效方晶型光伏玻璃基板的表面涂布實施例一提供的納米防污涂層液，都能很大程度的提高其發(fā)電效率。

與現(xiàn)有技術相比，本實施例提供的防污光伏玻璃具有以下優(yōu)點：所述防污光伏玻璃的表面附有納米防污涂層，所述納米防污涂層與光伏玻璃表面相比具有更好的耐磨性、耐老化性、疏水性、防污性、防油性及可見光寬光譜高效減反射特性，以一定角度傾斜的所述防污光伏玻璃在所述納米防污涂層的保護下表面不易積灰，從而降低了清潔操作的難度和頻次，清潔所述防污光伏玻璃的用水量也大大降低，整體上實現(xiàn)了光伏電站運行維護成本的降低，同時，所述納米防污涂層還能在很大程度上有效的提升光伏玻璃的發(fā)電效率，最終提高了光伏發(fā)電的收益率。

上面對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內。