光伏组件自洁净膜层的研究、制备与表征

摘要

高效自洁净膜层组件的研发与应用在进一步提高光伏组件发电量、增加发电收益的同时，还可以减轻运维压力、减少清洗次数，具有非常好的应用前景。本文利用溶胶凝胶法制备SiO2/TiO2自洁净镀膜液，并在光伏玻璃表面镀膜。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、透射光谱仪等表征手段研究了自洁净膜对玻璃透光率、超亲水性、抗灰尘粘附、分解有机物以及耐候性等性能的影响。 采用钛酸四丁酯为前驱体制备钛溶胶，用硅酸乙酯采取改性St(O)ber法制备硅溶胶，将钛溶胶和硅溶胶混合并添加助剂制备出自洁净镀膜液。实验室测试用提拉浸渍法制备自洁净膜玻璃小样品，工业化测试用辊涂机及钢化炉制备均匀的大板块光伏自洁净膜玻璃。自清洁膜层铅笔硬度为4H，附着力0级，膜层可提升玻璃透光率2.2％，完全符合光伏组件减反射膜层的要求。自清洁膜中TiO2纳米颗粒的多少影响膜层的增透性能，当钛溶胶与稀释硅溶胶比例小于1∶1.5时开始出现TiO2纳米粒子的沉淀，综合测试二者比例为1∶2时较佳。自洁净膜层具有光致超亲水性和粗糙度致超亲水性双重作用效果，太阳光照射下检测的最小对水静态接触角为4.78°，避光10日后最小接触角为6.30°。超亲水性能使得自洁净膜层在雨水或少量清水的帮助下可以迅速将光伏组件表面的灰尘整体冲刷干净;自洁净膜层表面形成20 nm～30 nm颗粒堆积，具有一定的微粗糙度，灰尘可以在自身重力和风力作用下自动滑动落下来，避免灰尘的粘附和堆积;膜层的光催化降解有机物能力，可将有机颗粒降解为更小颗粒甚至完全分解，有效阻止灰尘的有机、化学性板结。 经高温高压加速老化、湿热试验、湿冻试验后自洁净膜玻璃的透光率降低在1％以内，耐紫外测试后透光率反而小幅上升。各种形式的耐候测试后膜层依然具有超亲水效果。在光伏电站对照实验中，自洁净膜光伏组件4个月内可提高发电量4％，组件表面灰尘少、鸟粪脱落，达到预期效果。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1太阳能发电产业背景与技术进展

1．1．1太阳能发电产业背景

1．1．2太阳能发电技术进展

1．2光伏玻璃及增透膜原理

1．2．1光伏玻璃

1．2．2增透膜原理

1．3自洁净玻璃发展现状及光催化机理

1．3．1自洁净玻璃发展现状

1．3．2自洁净玻璃镀膜工艺

1．4本课题研究的意义及研究内容

1．4．1研究意义

1．4．2主要研究内容

第二章 实验设计

2．1实验原料和设备

2．2材料制备

2．2．1钛溶胶制备

2．2．2硅溶胶制备

2．2．3自洁净复合镀膜液制备

2．2．4自洁净膜层玻璃小样品制备

2．2．5自洁净膜层玻璃工业化制备

2．3自洁净膜测试与表征

2．3．1自洁净膜显微结构表征

2．3．2自洁净膜自洁性能测试

2．3．3自洁净膜层耐候测试

第三章结果与讨论

3．1自洁净膜的显微结构

3．1．1 XRD与SEM图谱

3．1．2自洁净膜的透光率

3．2亲水性研究

3．2．1自洁净膜层对水静态接触角测试与分析

3．2．2超亲水与超疏水效果对比

3．3抗灰尘粘附性能

3．3．1抗灰尘粘附性能测试

3．3．2灰尘对界面粘附力模型分析

3．3．3光伏电站灰尘的特点及来源

3．3．4灰尘积累对发电量的影响

3．3．5灰尘堆积、板结分析

3．4分解有机物能力

3．4．1自洁净膜分解亚甲基蓝测试与分析

3．4．2光解指数测定

3．5自洁净膜耐候性能

3．5．1铅笔硬度、膜层附着力测试

3．5．2高温高压加速老化试验(PCT)分析

3．5．3耐紫外老化测试分析

3．5．4耐湿热测试分析

3．5．5耐湿冻测试分析

3．6自洁净膜层光伏电站对照测试

3．6．1实验条件

3．6．2实验方法

3．6．3实验结果分析

第四章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢