具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件

摘要

本发明公开了一种具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板及其生产方法，生产方法包括以下步骤：(1)设计、制作具有点状阵列感光图案的丝网版；(2)将LED固化彩色涂料通过丝网版漏印于透明基底上，形成具有透光通孔的筛孔状彩色涂层；(3)用LED紫外光照射涂层，使涂层初步固化；(4)对初步固化后的涂层进行加热后固化，形成筛孔状彩色涂层的太阳能面板；以原料的质量百分比计，所述的LED固化彩色涂料包括：LED光敏聚合物45‑65％；光活性稀释剂12‑27％；光敏剂1‑5％；附着力促进剂1‑2％；颜料3‑15％；紫外光吸收剂0.5‑2％；流平剂0.01‑3％。本发明还公开了该太阳能面板在彩色太阳能光伏组件中的应用。本发明创造性地解决了太阳能产品美观度与透光率无法统一的矛盾。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏领域，尤其涉及一种具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件。

背景技术

光伏要进城，美观须先行。太阳能要进入城市，必须符合大众的审美需求，美观度是前提，发电效率再高的太阳能，如果不改变黑、丑、笨的本来面目，就无法在城市大批量推广，彩色太阳能是城市碳中和的刚性需求。

由于太阳能电池片呈深蓝色或黑色，所以太阳能组件也呈深色。如何让蓝黑色光伏组件呈现出亮丽的色彩，不降低透光率，不影响光电转换效率，已经成为太阳能发展的技术障碍。在光伏玻璃表面印刷一层彩色涂层遮盖住黑底是一种有效方法，但同时也降低了透光率，不同程度的影响了太阳能产品的发电效率。

申请号为CN202110281087.4的中国专利文献公开了一种具有蜂窝状彩色涂层的太阳能面板及其生产方法、彩色太阳能光伏组件，包括以下步骤：将UV彩色涂料涂布于透明基底上，并对进行预热，预热后用紫外光照射UV彩色涂层进行初步固化，采用激光束对初步固化后的UV彩色涂层进行倾斜打孔，形成透光孔，使UV彩色涂层形成蜂窝状结构；对打孔后的涂层进行加热后固化，形成具有蜂窝状彩色涂层的太阳能面板；

上述激光刻蚀打孔工艺自动化程度高，提高了透光率，但设备投资大，生产成本偏高，不利于彩色太阳能产品大批量推广。

申请号为CN202110281099.7的中国专利文献公开了一种高透光彩色太阳能面板的生产方法、彩色太阳能光伏组件，包括以下步骤：将UV固化彩色涂料涂布于透明基底上，形成UV固化彩色涂层；将具有凸起阵列的模板与UV固化彩色涂层压合，对UV固化彩色涂层进行机械压纹；同时对UV固化彩色涂层照射紫外光，使UV固化彩色涂层干燥固化；脱除模板，彩色涂层上形成与凸起阵列互补的透光孔；对脱模后的彩色涂层进行后固化，得到所述的高透光彩色太阳能面板。机械压纹工艺确实提高了涂层透光率，但制作压纹模板费用大、成本高，工艺复杂。

因此有必要研发高效率、低成本、投资少、高透光的彩色光伏产品，以利于大批量生产和应用。

发明内容

本发明提供了一种具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板的生产方法，用丝网版将LED彩色油墨直接漏印在透明基底上，形成高透光的具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板，在色彩及美观度不受影响的前提下，其透光率明显提高。

本发明的技术方案如下：

一种具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板的生产方法，包括以下步骤：

(1)设计、制作具有点状阵列感光图案的丝网版；

(2)将LED固化彩色涂料通过丝网版漏印于透明基底上，形成具有透光通孔的筛孔状彩色涂层；筛孔状彩色涂层的图案与丝网版上的点状阵列感光图案互补；

(3)用LED紫外光照射涂层，使涂层初步固化，保持筛孔状图案不变形；

(4)对初步固化后的涂层进行加热后固化，形成筛孔状彩色涂层的太阳能面板；

以原料的质量百分比计，所述的LED固化彩色涂料包括：LED光敏聚合物45-65％；光活性稀释剂12-27％；光敏剂1-5％；附着力促进剂1-2％；颜料3-15％；紫外光吸收剂0.5-2％；流平剂0.01-3％。

LED光敏聚合物是涂层主要成分之一，决定着固化膜对底材的附着牢度、表面硬度等多方面性能。高官能度含氟光敏树脂可以提高涂层表面硬度，并改进涂层耐候性能。低能量固化光敏树脂加快LED光固化速度。

所述的LED光敏聚合物为改性聚酯丙烯酸树脂和聚氨酯丙烯酸树脂中的至少一种；官能度为2-6。

该LED光敏聚合物具有良好的耐黄变性能，LED光固化能量低，固化速度快，保证了筛孔状彩色涂层对基底具有优异的附着牢度、耐候、耐盐雾、耐高低温性能。

优选的，所述的LED光敏聚合物为以下聚合物中的至少一种：

广州五行材料科技有限公司的低能量固化耐黄变改性环氧丙烯酸酯G5100X、G5200X、G5292，官能度为2；中山市仟佑化学材料有限公司公司的特种改性环氧树脂UV1510C、UV1510A，官能度为2；长兴特殊材料有限公司的氟改性聚氨酯丙烯酸酯61998，官能度为15；上海宝润化工有限公司的氟改性聚氨酯丙烯酸酯树脂7468，官能度为4；肇庆市宝骏化工有限公司的官能度为4的LED光固化树脂LED-UV3、官能度为6的LED光固化树脂LED-UV-6。

所述的光活性稀释剂为低粘度丙烯酸酯单体中的至少一种；官能度为1-6。低粘度光活性稀释剂主要用于调节LED固化彩色涂料的粘度和涂料固化膜性能。

优选的，所述的光活性稀释剂为丙烯酸异冰片酯(IBOA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、乙氧化1,6己二醇二丙烯酸酯、丙烯酰吗啉(ACMO)、甲基丙烯酸氧杂环丁烷酯、3,3,5-三甲基环己基丙烯酸酯、三环葵烷二甲醇二丙烯酸酯(EM2204)和广州博兴科技有限公司的LED-43单体中的至少一种。

所述的光敏剂可选择常规市售光敏剂。优选的，所述的光敏剂为1-羟基环己基苯甲酮(184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)中的至少一种。

所述的附着力促进剂为带有双键的磷酸脂单体；进一步优选的，所述的附着力促进剂为广州润奥化工材料有限公司的9107、9108，日本化药株式会社的PM-2中的至少一种。

所述的流平剂为具有流平功能的有机硅助剂。优选的，所述的流平剂为迪高公司的迪高2700、迪高2650，毕克公司的BYK-354、BYK-3500、BYK-3510中的至少一种。

所述的颜料为耐候性颜料。可以是无机颜料，也可以是有机颜料；可以是透明的，如彩色珠光粉、彩色岩片等；也可以是不透明的，如金属颜料片状铝粉、铜粉、无机颜料如纳米透明氧化铁红、铁黄等。

所述的透明基底为玻璃或透明塑料薄膜。基底为透明塑料薄膜时，制备的太阳能面板可用于制备柔性彩色太阳能光伏组件。

步骤(1)中，所述丝网版的丝网目数为100-300目；丝径为30-100微米。优选的，丝网目数为180-300目；丝径为35-60微米。

筛孔状彩色涂层的图案与丝网版上的点状阵列感光图案互为阴阳关系。

筛孔状彩色涂层的透光通孔可以为圆形、线条状、方形等形状，在不影响产品外观色彩的前提下，最大限度地透光，提高发电效率。

印刷在透明基底上的筛孔状透光通孔，在不改变产品美观度的情况下，使阳光能够穿过透光通孔直接照射到涂层下方的电池片上，显著提高了光伏组件的透光率和光电转换效率。

通过调节彩色涂层透光通孔的孔径和密度，即控制筛孔面积与涂层总面积之比，能够平衡不同颜色涂层之间的透光率偏差，使不同颜色涂层的透光率保持相近，在保证透光率的前提下，拓宽了太阳能产品的色彩选择范围。

优选的，所述的透光通孔的直径为0.1-5毫米；透光通孔的总面积占筛孔状彩色涂层总面积的3-45％。

透光孔直径越大，孔越多，印刷出的涂层透光率越高，但会影响太阳能产品外观；孔径越小，孔数越少，涂层透光面积比例越少，虽不影响外观和色彩，但透光率较低。孔径太小时，印刷较困难，通常丝网印刷的最小孔径为0.1毫米。理想状态是增加筛孔数量，减少孔径，控制透光面积比例。

进一步优选的，所述的透光通孔的直径为0.2-1.5毫米；透光通孔的总面积占筛孔状彩色涂层总面积的5-20％。

该技术方案既不影响产品色彩与外观，又可显著提高涂层透光率。

所述的筛孔状彩色涂层的厚度为8-50微米；优选为15-30微米。

步骤(3)中，用LED紫外光照射印刷好的筛孔图案涂层，使液体涂层内物质发生辐射聚合或辐射交联等光固化反应，让彩色涂层快速干燥固化，尤其是较小的筛孔边沿不渗沿，不变形。

普通的UV光在空气中照射彩色涂层时，会产生臭氧，污染环境，能耗较大，无法用于热敏塑料薄膜，紫外光照能量太小，涂层固化不彻底，表面硬度低，耐水性等综合性能差；光照能量太大，固化膜黄变，从而影响透光率和光电转换效率。

优选的，照射的LED紫外光的波长为365-405nm；优选为365nm、385nm、395nm或405nm；最优选为395nm。

不同的涂层厚度，不同的颜色，固化涂层所需的LED光能量各不一样。LED紫外光照射的能量为150-1100毫焦/平方厘米。

步骤(4)中，所述的加热后固化是指对光固化好的彩色涂层进行IR加热。IR加热温度和时间都会影响彩色涂层的综合性能。温度低于80℃时，性能改善不明显，而温度高于200℃时，会导致涂层变黄老化。

优选的，所述的加热后固化为IR加热固化；温度为80-200℃；时间为3-20min。

进一步优选的，温度为120-180℃；时间为3-10min。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种采用上述生产方法生产的具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种彩色太阳能光伏组件，包括上述具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明利用丝网版将LED固化彩色涂料直接漏印在透明基底上，形成与丝网版互补的透光筛孔图案，使太阳光能够最大限度地透过涂层，直接照射到电池片表面，所生产的彩色太阳能面板，色彩及美观度不受影响，透光率明显提高，创造性地解决了太阳能产品美观度与透光率无法统一的矛盾；

(2)本发明的生产方法工艺简单、投资小，成本低，良品率高，便于大批量生产；

(3)通过调节印刷图案透光孔的孔径和密度，即控制筛孔面积与涂层总面积之比，能够平衡不同颜色涂层之间的透光率偏差，使不同颜色涂层的透光率保持相近，拓宽了太阳能产品的色彩选择范围，有效降低光伏组件发生热斑效应、降低烧毁光伏组件的概率；

(4)本发明的LED固化彩色涂料不含挥发性VOC，生产过程中不排放VOC,LED紫外光不产生臭氧，具有环保、节能、高效的优势。

附图说明

图1为丝网版感光胶图案示意图；

图2为通过丝网印刷得到的具有筛孔结构的涂层示意图；

图3为具有筛孔状彩色涂层的太阳能面板的截面示意图。

具体实施方式

实施例1

筛孔状金色LED涂层配方(原料质量百分比)：

将上述配方中各组分搅拌均匀，采用200目点状丝网版在玻璃表面印刷上述金色涂料，即得到厚度21微米筛孔彩色涂层，透光孔径1毫米，透光面积10％；LED光固化波长395nm，照射能量700毫焦/平方厘米；光固化好的玻璃于160℃条件下加热10分钟，即制得筛孔状金色太阳能玻璃面板。

远距离观看为色彩均匀一致金色玻璃，近看表面分布着透光筛孔，测定透光率等理化指标，见附表1。

实施例2

筛孔状银白色LED涂层配方(原料质量百分比)：

将上述配方中各组分搅拌均匀，采用200目点状丝网版在玻璃表面印刷上述金色涂料，即得到厚度17微米筛孔彩色涂层，透光孔径1毫米，透光面积17％；LED光固化波长395nm，照射能量500毫焦/平方厘米；光固化好的玻璃于170℃条件下加热8分钟，即制得筛孔状银白色太阳能玻璃面板。

远距离观看为色彩均匀一致银白色玻璃，近看表面分布着透光筛孔，测定透光率等理化指标，见附表1。

实施例3

筛孔状红色LED涂层配方(原料质量百分比)：

将上述配方中各组分搅拌均匀，采用200目点状丝网版在光伏玻璃表面印刷上述彩色涂料，即得到厚度22微米红色筛孔涂层，透光孔径1毫米，透光面积25％；LED光固化波长395nm，照射能量1000毫焦/平方厘米；光固化好的玻璃于180℃条件下加热5分钟，即制得筛孔状红色太阳能玻璃面板。

远距离观看为色彩均匀一致红色玻璃，近看表面分布着透光筛孔，测定透光率等理化指标，见附表1。

对比例1

无孔金色LED涂层配方(原料质量百分比)：

将上述配方的各组分搅拌均匀，采用200目丝网版在光伏玻璃表面印刷上述彩色涂料，即得到厚度21微米彩色涂层；50℃预热30秒，使涂层充分消泡流平；LED光固化，照射能量800毫焦/平方厘米；LED涂层不经打孔直接室温放置18小时自然干燥固化，即制得无孔金色太阳能玻璃面板，测定透光率等理化指标，见附表1。

对比例2

无孔银白色LED涂层配方(原料质量百分比)：

将上述配方中各组分搅拌均匀，采用200目空白丝网版在玻璃表面印刷上述涂料，即得到厚度17微米无孔银白色涂层，LED光固化波长395nm，照射能量500毫焦/平方厘米；光固化好的玻璃于170℃条件下加热8分钟，即制得实地银白色太阳能玻璃面板。测定透光率等理化指标，见附表1。

对比例3

无孔红色LED涂层配方(原料质量百分比)：

将上述配方中各组分搅拌均匀，采用200目空白丝网版在光伏玻璃表面印刷上述彩色涂料，即得到厚度22微米红色无孔涂层，LED光固化波长395nm，照射能量1000毫焦/平方厘米；光固化好的玻璃于180℃条件下加热5分钟，即制得满版红色太阳能玻璃面板。测定透光率等理化指标，见附表1。

图1为以上实施例中所使用的丝网版感光胶图案，图2为以上实施例中采用丝网印刷得到的筛孔状彩色涂层的示意图。丝网版感光胶图案与筛孔状彩色涂层的图案阴阳互补。

图3为具有筛孔状彩色涂层的太阳能玻璃面板的截面结构示意图，可以看出，筛孔状彩色涂层具有丝网印刷透光小孔。

对实例1-3与对比例1-3的LED涂层性能进行测试，测试结果见表1。

表1

由表1可知，本发明在不改变产品色彩及美观度的同时，有筛孔的涂层透光率显著提高了。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。