一種高效自清潔石墨烯涂層太陽能光伏組件及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效自清潔石墨烯涂層太陽能光伏組件及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)牛直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損魅。簡單的光伏電池可為手表及計算器提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。
[0003]目前EVA封裝的光伏組件主要結(jié)構(gòu)包括:透明的頂表面、膠質(zhì)密封材料、背面層和外部框架組成、接線盒等構(gòu)成。而透明的表面層對光伏組件的發(fā)電效率有一定的影響，光伏組件的前表面材料對于可以被光伏組件中的太陽電池使用的波長必須有很高的透明度。對于娃太陽電池，頂表面材料對于波長在350nm到1200nm范圍的波長必須有很高的透明度。另外，前表面的反射應(yīng)該很低。雖然理論上在頂表面應(yīng)用減反射膜可以減少反射，但是實(shí)際上這些減反射膜都不足以抵抗大多數(shù)光伏組件的使用條件。另一個可以減少反射的技術(shù)是織構(gòu)化表面或者使表面粗糙。但是，在這種情況下灰塵、有機(jī)污垢更可能黏附在頂表面，并且很難被風(fēng)和雨水驅(qū)除。這些組件因此不是“自清潔”的，并且減少反射的優(yōu)越性很快被頂表面的塵土招致的損失所超過。除了反射和透明的特性之外，頂表面材料應(yīng)該是不滲透水的，應(yīng)該是耐沖擊的，應(yīng)該在長期的紫外線照射下是穩(wěn)定的，并且有很低的熱阻系數(shù)。頂表面材料有幾種選擇，包括丙烯酸聚合物和玻璃。鋼化的低鐵玻璃是最普通的應(yīng)用，因?yàn)槌杀镜?、堅固、穩(wěn)定、高透明度、防水和氣體等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用，但是鋼化玻璃透光率低，一般在初始透光率在90%左右，使用一段時間后有灰塵遮擋透光率會大幅下降，同時是熱的不良導(dǎo)體，熱阻系數(shù)大，夏天氣溫較高時，組件溫度可達(dá)到七八十?dāng)z氏度，降低光伏組件的發(fā)電效率。以上問題使光伏組件發(fā)電效率嚴(yán)重下降，且很難清潔，增加維護(hù)成本和人力，這是目前光伏發(fā)電技術(shù)亟待解決的問題。
[0004]石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止，研宄者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當(dāng)施加外部機(jī)械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強(qiáng)，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小，同時，石墨烯是世上最薄也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/ Cm.K)，而且石墨烯具有光觸媒功能和強(qiáng)親水極性性質(zhì)，在光照下石墨烯可以加速一些有機(jī)物的分解且具有很強(qiáng)的親水性，把石墨烯涂層在光伏玻璃表面上，可以減少玻璃表面的反射、增加玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)、加速有機(jī)物的分解和自清潔功能，因此，石墨烯涂層玻璃是光伏透明的頂表面玻璃的最佳選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決目前光伏玻璃透光率低，熱阻系數(shù)大，難以清潔等問題，本發(fā)明提供一種高效自清潔石墨烯涂層太陽能光伏組件及制造方法，以解決上述問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:一種高效自清潔石墨烯涂層太陽能光伏組件及制造方法，包括:石墨烯涂層鋼化玻璃，石墨烯膜層，EVA膠層，光伏電池片，背板，接線盒及邊框。本技術(shù)特征在于光伏組件鋼化玻璃的兩邊均涂上一層石墨烯涂層，經(jīng)固化后石墨烯與玻璃表面以化學(xué)鍵結(jié)合，石墨烯穩(wěn)固的附著在玻璃表面形成石墨烯涂層鋼化玻璃，太陽能電池片與上表面石墨烯涂層鋼化玻璃及背板之間均涂有一層EVA膠層，把石墨烯涂層鋼化玻璃、EVA膠層、光伏電池片及背板通過熱壓黏合為一體，外部裝接邊框和接線盒構(gòu)成一定功率的太陽能光伏電池組件。
[0007]優(yōu)選的石墨烯涂層鋼化玻璃，其特征在于石墨烯涂層鋼化玻璃鋼化玻璃兩面均涂有石墨烯膜層，石墨烯膜層為單層碳原子膜，碳原子層數(shù)1-15層。
[0008]一種高效自清潔石墨烯涂層太陽能光伏組件的制造方法，主要包括以下步驟第一:石墨稀涂層光化玻璃制作
1、將去離子水、異丙醇和N，N-二甲基甲酰胺按體積比為20-10:9-5:0.5-1進(jìn)行混合，配制成IL的溶液。該步驟中分散溶液的制備過程為:首先將異丙醇和N，N- 二甲基甲酰胺混合，然后將混合后的異丙醇和N，N- 二甲基甲酰胺再與去離子水混合；
2、使用弱堿或/和弱酸調(diào)節(jié)步驟I中配好溶液的pH值，使其PH值在9-11.5之間；
3、稱取質(zhì)量為20—50g的石墨烯，然后緩緩加入到步驟2中的溶液中；
4、將盛放步驟3溶液的容器放入超聲設(shè)備中進(jìn)行超聲處理，其中，超聲頻率30KHZ、超聲功率為2000W，超聲時間為45min ；
5、將步驟4超聲分散好的石墨烯溶液通過超高壓納米細(xì)化、分散設(shè)備至少三次后，即可得到分散剝離性很好的、粒徑均勻、穩(wěn)定的石墨烯分散液；
6、按照上述步驟再制作同樣的石墨烯分散液，直至配制出I立方米的標(biāo)準(zhǔn)石墨烯分散液，并將分散液放置于儲槽中備用。
[0009]第二:石墨烯涂層玻璃鋼化
a、將普通玻按要求切割成一定尺寸的規(guī)格后，進(jìn)行清洗，干燥；
b、將步驟a干燥好的玻璃，浸沒在已制作好的石墨烯分散液中，30-60秒鐘后，把玻璃撈出并風(fēng)干；
c、將步驟b的玻璃，放入鋼化爐進(jìn)行加熱，設(shè)定的加熱時間約為每毫米厚度玻璃35~40秒，熱時間為300-450秒，加熱溫度為600-750°C ；
d、將出離鋼化爐加熱區(qū)的玻璃進(jìn)行快速冷卻室溫，用干燥的冷空氣迅速吹掃玻璃的兩面，分為急冷時段和冷卻時段，6mm厚的玻璃急冷時段的風(fēng)壓為2000Pa，冷卻時間別為50-60秒，冷卻時段的風(fēng)壓為100Pa,冷卻時間別為60秒，最后冷卻至室溫，玻璃鋼化完成，制作出石墨烯鋼化玻璃。
[0010]第三:光伏組件的層壓及組框
利用現(xiàn)有層壓光伏組件技術(shù)，把經(jīng)過鋼化的石墨烯涂層玻璃，封裝于光伏組件的透光表面，形成一種高效石墨烯涂層光伏組件。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明采用石墨烯涂層光伏玻璃作為光伏組件透光面，石墨烯涂層能增加漫射，減少反射效果，增加了透光玻璃的透光量，石墨烯膜層具有高親水性，使光伏玻璃具有自清潔功能，且石墨烯可以降低熱阻和光觸媒效應(yīng)，以上特點(diǎn)均能大大提高光伏組件發(fā)電效率，且降低維護(hù)成本和人力，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種高效自清潔石墨烯涂層太陽能光伏組件及制造方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)號:1、石墨烯涂層鋼化玻璃，11、石墨烯膜層，2、EVA膠層，3、光伏電池片，4、背板，5、接線盒，6、邊框。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好的