一种光伏玻璃及其制备方法
阅读说明：本技术 一种光伏玻璃及其制备方法 (Photovoltaic glass and preparation method thereof ) 是由 田文顺 陈玉海 刘建军 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：公开了一种光伏玻璃,包括光伏玻璃基体和含二氧化硅增透膜,所述增透膜通过含二氧化硅溶胶在所述光伏玻璃基体表面形成；该含二氧化硅溶胶由酸催化溶胶和碱催化溶胶混合而成；二者均含有表面活性剂。该光伏玻璃不仅透光率高同时机械硬度较高。(The photovoltaic glass comprises a photovoltaic glass substrate and an antireflection film containing silicon dioxide, wherein the antireflection film is formed on the surface of the photovoltaic glass substrate through sol containing silicon dioxide; the silica-containing sol is formed by mixing acid catalysis sol and alkali catalysis sol; both contain a surfactant. The photovoltaic glass is high in light transmittance and high in mechanical hardness.)
技术领域
本发明属于光伏技术领域，涉及一种光伏玻璃及其制备方法。
背景技术
太阳能光伏技术(Photovoltaic)是将太阳能转化为电力的技术，始于20世纪50年代，其核心是可释放电子的半导体物质。目前在太阳能光伏技术中，最关键的核心部件是光电器件中的晶硅太阳能电池；其次关键的核心部件是光伏玻璃盖板；后者用于保护晶硅太阳能电池不受到外界应力因素的损坏。因此光伏玻璃的透光性能是影响太阳能光伏组件效率和成本的重要因素。
通常而言，相对于开发更高效率的晶硅太阳能电池，开发高透光率的光伏玻璃成本更低，技术上更容易实现。因此，无论对于组件生产企业还是对于光伏市场上的需求，开发具有高透光率的光伏玻璃都是迫切需要攻克的问题。
高透光率的光伏玻璃的研发主要集中在以下几个方面：
第一，降低光伏玻璃原料中的过渡金属元素含量和保证燃烧气氛中的氧化气氛，降低Redox值，从而提高光伏玻璃本身的透光率。但这条技术路线的原料处理成本较高，且提升空间有限，一般仅能将透光率提高至91％左右。
第二，通过微纳米加工工艺在光伏玻璃表面制造出陷光结构，利用全反射现象让光线从玻璃表面入射，并从陷光结构中出射。但这条技术路线的加工工艺较为复杂，难以在大面积的光伏玻璃上推广应用；同时制造成本较为高昂，难以大规模使用。
第三，在玻璃表面镀一层厚度合适的薄膜即减反射膜，其原理是让光线从薄膜的前表面与后表面产生干涉现象，从而可以提高光线在光伏玻璃中的透光率。镀制减反射膜的方法非常简单，经济效益很高，因而是一种非常普通的优化方法。
中国专利申请CN107032359A公开了一种二氧化硅溶胶的制备方法以及光伏玻璃的制备方法，光伏玻璃制备方法包括：分别将甲基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、水和有机溶剂在酸性催化剂的作用下混合，反应生成酸性二氧化硅水溶胶；将醇醚溶剂与酸性二氧化硅水溶胶混合，获取二氧化硅溶胶；提供玻璃基体，利用二氧化硅溶胶在玻璃表面形成薄膜；提供用于纳米压印的模板，模板表面具有图案，并通过压印方法将模板的图案转移至玻璃表面的薄膜上，形成光伏玻璃。该申请方法可获得大面积、低成本的具有减反结构的光伏玻璃。
中国专利申请CN110002767A公开了一种用于光伏玻璃的高透光率疏水涂膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅源与有机溶剂混合，在酸催化进行一次溶胶凝胶反应得到混合溶胶A；(2)向混合溶胶A中加入有机硅氧烷和表面活性剂，搅拌下进行二次溶胶凝胶反应得到混合溶胶B；(3)陈化混合溶胶B，再涂覆、热处理即得到所述疏水涂膜。该发明通过两步溶胶凝胶法和优选的有机溶剂制备涂膜前驱体，涂覆后得到的薄膜具有高疏水性且透光率高，还具有防雾性能，可以提高太阳能光伏玻璃的透光率，并提高太阳能电池的光电转换效率。
然而，上述专利均存在着机械性能不理想的技术缺陷。针对上述技术缺陷，仍然需要寻找一种透光率高同时机械硬度较高的光伏玻璃及其制备方法。
发明内容
本发明目的是提供一种透光率高同时机械强度较高的光伏玻璃及其制备方法。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种光伏玻璃，包括光伏玻璃基体和含二氧化硅增透膜，所述增透膜通过含二氧化硅溶胶在所述光伏玻璃基体表面形成；其特征在于，所述含二氧化硅溶胶由酸催化溶胶和碱催化溶胶混合而成。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，所述酸催化溶胶以三烷氧基甲基硅烷为前驱体，以无水乙醇为溶剂，以双子季铵盐为表面活性剂，在酸催化下混合搅拌并陈化得到。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，三烷氧基甲基硅烷选自三甲氧基甲基硅烷、三乙氧基甲基硅烷、三丙氧基甲基硅烷的一种或多种。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，双子季铵盐的结构式为：C14H29-[N(CH3)2]-(CH2CH2)-[N(CH3)2]-C14H29·2Br。
在本发明中，双子季铵盐按照李敏等人的方法制备得到。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，所述酸催化溶胶的制备方法如下：将三烷氧基甲基硅烷、无水乙醇、去离子水、双子季铵盐、盐酸混合搅拌2-6小时并陈化2-4天得到。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，三烷氧基甲基硅烷、无水乙醇、去离子水、双子季铵盐、盐酸的摩尔比为1：(25-35)：(2-4)：(0.4-0.8)：(0.01-0.03)。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，所述碱催化溶胶以四烷氧基硅烷为前驱体，以无水乙醇为溶剂，以聚乙二醇为表面活性剂，在碱催化下混合搅拌并陈化得到。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，四烷氧基硅烷选自四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷的一种或多种。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，所述聚乙二醇为PEG 2000。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，所述碱催化溶胶的制备方法如下：将四烷氧基硅烷、无水乙醇、去离子水、氨水混合搅拌2-6小时并陈化4-6天；加入聚乙二醇，在70-80℃回流8-24h。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，四烷氧基硅烷、无水乙醇、去离子水、氨水、聚乙二醇的摩尔比为1：(35-55)：(1-3)：(0.8-1.2)：(0.2-0.4)。
根据本发明所述的光伏玻璃，其中，酸催化溶胶和碱催化溶胶的体积比为1：(3-5)。
另一方面，本发明还提供了一种根据上述光伏玻璃的制备方法，包括：
所述含二氧化硅溶胶使用微孔滤膜过滤；
采用浸渍提拉法在光伏玻璃基体以80-100mm/min的速率提拉镀膜；
在350-450℃下保温1-3h，自然冷却至室温。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述光伏玻璃基体选自K9玻璃。
本发明的有益技术效果是，与现有技术相比，本发明的光伏玻璃不仅透光率高同时机械硬度较高。
具体实施方式
必须指出的是，除非上下文另外明确规定，否则如本说明书及所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一个/种”和“该/所述”既可包括一个指代物，又可包括多个指代物(即两个以上，包括两个)。
本发明中提及的“包含”、“包括”、“具有”以及类似术语并不意欲排除任何可选组分、步骤或程序的存在，而无论是否具体公开任何可选组分、步骤或程序。为了避免任何疑问，除非存在相反陈述，否则通过使用术语“包含”要求的所有方法可以包括一个或多个额外步骤、设备零件或组成部分以及/或物质。相比之下，术语“由……组成”排除未具体叙述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另外说明，否则术语“或”是指单独以及以任何组合形式列举的成员。
此外，本发明中任何所参考的专利文献或非专利文献的内容都以其全文引用的方式并入本发明，尤其关于所属领域中公开的定义(在并未与本发明具体提供的任何定义不一致的情况下)和常识。
在本发明中，除非另外指明，否则份数均为重量份，温度均以℃表示或处于环境温度下，并且压力为大气压或接近大气压。存在反应条件(例如组分浓度、所需的溶剂、溶剂混合物、温度、压力和其它反应范围)以及可用于优化通过所述方法得到的产物纯度和收率的条件的多种变型形式和组合。将只需要合理的常规实验来优化此类方法条件。
实施例1
将三乙氧基甲基硅烷、无水乙醇、去离子水、双子季铵盐、盐酸混合搅拌4小时并陈化3天，从而得到酸催化溶胶；三乙氧基甲基硅烷、无水乙醇、去离子水、双子季铵盐、盐酸的摩尔比为1：30：3：0.6：0.02；其中，双子季铵盐的结构式为：C14H29-[N(CH3)2]-(CH2CH2)-[N(CH3)2]-C14H29·2Br。
将四乙氧基硅烷、无水乙醇、去离子水、氨水混合搅拌4小时并陈化5天；加入聚乙二醇，在75℃回流12h，从而得到碱催化溶胶；四乙氧基硅烷、无水乙醇、去离子水、氨水、聚乙二醇的摩尔比为1：45：2：1：0.3；其中，所述聚乙二醇为PEG 2000。
按照酸催化溶胶和碱催化溶胶的体积比1：4，将二者搅拌混合2h，得到含二氧化硅溶胶。
将所述含二氧化硅溶胶使用孔径0.2微米的微孔滤膜过滤；
采用浸渍提拉法在光伏玻璃基体(K9玻璃)以90mm/min的速率提拉镀膜；在400℃下保温2h，自然冷却至室温。
比较例1
将三乙氧基甲基硅烷替换为四乙氧基硅烷；其它同实施例1。
比较例2
不加入双子季铵盐，其它同实施例1。
比较例3
不加入PEG 2000，其它同实施例1。
性能测试
使用紫外可见分光光度计测定光伏玻璃在400-800nm波长范围内的平均光透过率(％)，按照GB/T 6739-2006并使用中华牌高级绘图铅笔测定其机械硬度(按照由软至硬分为9B至9H共20个等级)。
结果如表1所示。
表1
玻璃样品
光透过率(％)
机械强度
实施例1
95.2
6H
比较例1
94.6
5H
比较例2
93.7
3H
比较例3
95.0
4H
结果可以看出，与比较例1-3相比，本申请实施例1相对于现有技术不仅透光率高同时机械硬度较高。
不希望局限于任何理论，特定种类的酸催化溶胶和碱催化溶胶结合特定的表面活性剂共同导致上述技术效果得以改善。
应理解，本发明的具体实施方式仅用于阐释本发明的精神和原则，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明的技术方案作出各种改动、替换、删减、修正或调整，这些等价技术方案同样落于本发明权利要求书所限定的范围。