技术领域
[0001] 本公开属于光伏盖板领域，具体涉及一种光伏盖板及其制备方法和用途。
相关背景技术
[0002] 海上光伏是应对光伏开发与土地资源之间矛盾的有效方式，但区别于技术相对成熟的陆地光伏，海上光伏技术目前仍处于起步阶段。在面临波浪、风和水流中的循环载荷、海上的盐雾环境以及容易堆积生物污垢等恶劣的海况环境，对光伏组件的发电功率、安全性以及稳定性造成了严重的影响，从而增加了运维负担以及光伏组件在海上应用的风险。
[0003] 光伏盖板在光伏组件的结构中起到重要作用。CN101950766A中公开了一种传统的陆地光伏用盖板玻璃技术，能够用于集中式、分布式以及BIPV建筑用光伏等，能够保护内部电池组件承受机械、水气、阻止氧化与耐老化等性能，但其对于海上光伏应用领域中持续的海水与泥沙冲刷与海内微生物环境的适应性不足，且无法兼顾海上光伏应用所需的透光性、低摩擦系数与耐磨性。
具体实施方式
[0033] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0034] 本公开第一方面提供一种光伏盖板，其中，包含基片和镀膜层，所述镀膜层包括依次层叠设置于所述基片表面的第一镀膜层和第二镀膜层；
[0035] 所述第一镀膜层为具有类金刚石结构的非晶碳膜层，所述第二镀膜层为含有氟化基团的纳米疏水膜层。
[0036] 在本发明中，本发明制备的光伏盖板具备低摩擦系数、高硬度和较好的耐摩擦性能，同时表面能小、接触角大，具备较好的透光性。
[0037] 在本发明的一种具体实施方式中，所述光伏盖板的材料低铁压延玻璃、化学钢化玻璃、减反射镀膜玻璃、乙烯‑四氟乙烯共聚物和乙烯‑三氟氯乙烯共聚物中的一种或几种，优选为低铁压延玻璃；
[0038] 在上述实施方式中，低铁压延玻璃通过熔料混合、熔化、压延、退火、切载、镀膜、钢化等工艺步骤制备得到。
[0039] 在本发明的一种具体实施方式中，所述镀膜层包含sp3杂化键和sp2杂化键；以所述3 2 3
镀膜层中的sp杂化键和sp杂化键的总摩尔含量为基准，所述sp杂化键的摩尔含量为35～
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62％，优选为40～62％，以所述sp 杂化键中的碳碳键和碳氢键的总摩尔含量为基准，所述
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sp杂化键中碳碳键的摩尔含量为70～82％，优选为75～82％；
[0040] 在上述实施方式中，sp3杂化键包含C‑C sp3杂化键和C‑H sp3杂化键，其中，高含量3 3
的C‑C sp杂化键有利于提高膜层的硬度与耐磨性能，C‑H sp杂化键有利于提高膜层的透
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光性；另一方面sp 杂化键使光伏盖板表面具有低摩擦系数，表面粗糙度小的优势，可使光
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伏组件耐微生物侵蚀，同时，当sp 杂化键与sp 杂化键的含量比在本发明优选范围内时，可以进一步提升制备出的光伏盖板的硬度、耐磨性能以及透光性。
[0041] 在本发明的一种具体实施方式中，所述氟化基团包含CF、CF2和CF3；
[0042] 其中，以所述第二镀膜层中的碳氟键、sp3杂化键和sp2杂化键的总摩尔含量为基准，所述碳氟键的摩尔含量为22～40％，优选为30～40％。
[0043] 在上述实施方式中，碳氟键的存在使光伏盖板表面具有良好的疏水性，当海水冲刷光伏组件后液体仍然聚集成球状，在下一波海浪袭来后液滴滚动被带走，而不是在玻璃表面摊开，有利于光伏组件耐海水冲刷，具有较好的安全性和稳定性。
[0044] 在本发明的一种具体实施方式中，所述第一镀膜层的厚度为4～30nm，优选为4～10nm；所述第二镀膜层的厚度为2～10nm，优选为2～5nm。
[0045] 在本发明的一种具体实施方式中，所述光伏盖板的透过率为80～92％，优选为90～92％。
[0046] 在上述实施方式中，具有本发明膜层结构的光伏盖板透过率高，包含本发明制备的光伏盖板的光伏组件可在长期太阳光照射条件下保持稳定的发电功率，长期安全运行。
[0047] 本公开第二方面提供一种光伏组件，其中，所述光伏组件包含依次层叠设置的背板、第一胶膜、电池材料、第二胶膜和本发明第一方面所述的光伏盖板。
[0048] 包含本发明制备的光伏盖板的光伏组件能够实现在海上光伏、沙漠光伏、戈壁光伏和荒漠光伏等特殊恶劣环境的光伏领域应用时保持稳定的发电功率、较好的安全性和稳定性。
[0049] 本公开第三方面提供制备本公开第一方面所述的光伏盖板的方法，其中，该方法包括：
[0050] 通过等离子体增强化学气相沉积法在所述基片的表面依次形成所述第一镀膜层和所述第二镀膜层。
[0051] 本发明采用等离子体增强化学气相沉积法沉积膜层，避免了磁控溅射法制备碳膜时的高输入能量、碳导通打火的问题，降低制备工艺的成本。
[0052] 在本发明的一种具体实施方式中，制备所述第一镀膜层时所述光伏盖板基片处于负电位，制备所述第二镀膜层时所述光伏盖板基片处于零电位。
[0053] 在上述实施方式中，在沉积第一镀膜层时使基片处于负电位端，使得等离子体氛3
围中的正离子轰击基片时，向基片供给一定的能量，使得膜层结构中C‑C sp杂化键含量更高，结构更加致密，有利于提升膜层的硬度与耐磨性能；当制备第二镀膜层时将基片切换至零电位端，有利于提高碳氟基团的沉积速率，使碳氟基团含量增加，提升光伏盖板表面的疏水性能，且由基片端电位切换来实现第一镀膜层与第二镀膜层的制备，不需要交替镀膜，工艺复杂性较低。
[0054] 在本发明的一种具体实施方式中，沉积形成所述第一镀膜层的条件包括：反应气体为碳氢气体，优选为甲烷、乙炔和丁烷中的一种或几种，更优选为高纯甲烷气体；气体流量为5～30sccm，优选为5～15sccm；自动压力控制器调节气压范围为0.13～10Pa，优选为‑30.13～1Pa；射频电源功率为100～600W，优选为100～300W；腔室背底真空度优于2×10 Pa，‑4
优选为优于2×10 Pa；
[0055] 沉积形成所述第二镀膜层的条件包括：反应气体为四氟化碳气体与所述碳氢气体的混合气体；四氟化碳气体占所述混合气体的体积比为(0.25～1)：1，优选为(0.45～0.55)：1，更优选为0.5：1；气体流量为10～50sccm，优选为10～30sccm；自动压力控制器调节气压范围为0.3‑10Pa，优选为0.3～1Pa；射频电源功率为100～600W，优选为200～400W；
‑3 ‑4
腔室背底真空度优于2×10 Pa，优选为优于2×10 Pa；
[0056] 所述碳氢气体的纯度为99.99％以上，优选为99.999％以上；四氟化碳气体的纯度为99.99％以上，优选为99.999％以上。
[0057] 本公开第四方面提供本公开第一方面所述的光伏盖板在海上光伏、沙漠光伏、戈壁光伏和荒漠光伏中的用途。
[0058] 下面通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
[0059] 实施例1
[0060] a通过熔料混合、熔化、压延、退火、切载、镀膜、钢化等工艺步骤，得到低铁超白压延光伏盖板玻璃基片，在自动传输线上传送至等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装置待用；
[0061] b将步骤a的光伏盖板玻璃基片接入射频电源，由电极自偏压效应，在基片端产生‑4负电位，进行抽真空处理，真空度为2×10 Pa，通入高纯甲烷气体，气体流量为10sccm，由自动压力控制器调节气压范围为0.3Pa，待压力稳定后，开启射频电源，功率为200W，在超白光伏盖板玻璃上沉积第一镀膜层，沉积时间为80秒，厚度为8nm；
[0062] c在步骤b的装置中改变电位接入方式，将超白光伏盖板玻璃基片接入接地端(即‑4零电位)，进行抽真空处理，真空度为2×10 Pa，通入高纯四氟化碳与甲烷的混合气体，其中，CF4的气体流量为10sccm、CH4的气体流量为10sccm，由自动压力控制器调节气压范围为
0.5Pa，待压力稳定后，开启射频电源，功率为300W，在第一镀膜层上沉积第二镀膜层，沉积时间120秒，厚度为4nm；
[0063] d将背板、胶膜、以一定方式互联的电池材料、胶膜以及本方法制备的盖板由下至上排布装接，采用层压工艺封装成光伏组件。
[0064] 实施例2
[0065] 采用实施例1的方法，区别仅在于，步骤c中，CF4气体与CH4气体的体积比为3：1，其中，CF4的气体流量为15sccm，CH4的气体流量为5sccm。
[0066] 实施例3
[0067] 采用实施例1的方法，区别仅在于，第一镀膜层的沉积时间为100秒，厚度为15nm，第二镀膜层的沉积时间为150秒，厚度为8nm。
[0068] 实施例4
[0069] 采用实施例1的方法，区别仅在于，步骤c中，不进行光伏盖板基片电位的切换，其中，步骤b和步骤c中基片端均处于零电位。
[0070] 对比例1
[0071] 通过熔料混合、熔化、压延、退火、切载、镀膜、钢化一系列工艺步骤，制备得到常规的光伏盖板玻璃。
[0072] 测试例
[0073] 实施例1～4和对比例1制备的光伏盖板以及使用光伏盖板组装的光伏组件按如下方式进行测试：
[0074] 通过NNMT微纳米力学性能测试系统(瑞士CSM公司的Agilent Nano Indenter G200)测试膜层的表层硬度。
[0075] 通过摩擦磨损测试仪(中国科学院兰州化学物理研究所HSR‑2M高速往复式摩擦磨损测试仪)测试膜层的磨痕宽度，具体步骤如下：采用线性往复模式，对磨物为直径φ4的SiN硬质球，载荷0.49N，无润滑，行程7mm，速度50rpm。
[0076] 通过原子力显微镜(Veeco公司的Agilent 5500型)观测膜层的表面形貌并计算表面粗糙度Ra。
[0077] 通过接触角测试仪(德国KRUSS DSA100型)测试膜层表面与水的静态接触角，测定方法采用量角法。
[0078] 通过拉曼光谱(法国J‑Y公司的HR800型显微激光拉曼光谱仪)测定基团、杂化键的摩尔含量，激发波长532nm，功率0.1mW。
[0079] 表1
[0080]
[0081] 根据表1的测试结果可以看出，采用本发明提供的制备方法制备的光伏盖板与对3
比例相比，C‑C sp杂化键含量高，有利于提高膜层的硬度，使膜层具有较好的耐摩擦性能，同时表面能小、接触角大，具备较好的透光性，能够实现在海上、沙漠等特殊恶劣环境中的光伏领域应用时保持稳定的发电功率、较好的安全性和稳定性。
[0082] 由实施例1～4的测试结果可知，当制备方法及膜层结构在本发明限定范围内时，能提升本发明制备产品的效果和性能。实施例1与实施例2～4对比可知，当膜层中基团种类及含量、膜层厚度以及镀膜工艺方法及工艺参数均在本发明优选的限定范围内时，能进一步提升本发明制备的光伏盖板的硬度、透光性及耐磨性能；通过实施例1与实施例4的测试3
结果对比可知，镀膜过程中对光伏盖板基片进行电位的切换，能够提升膜层中sp杂化键的含量，使制备出的膜层结构更加致密，从而使制备出的膜层摩擦系数较小，硬度高，耐摩擦性能好。
[0083] 由对比例1的测试结果可知，对比例1中的光伏盖板未包含本发明的膜层结构，会导致制备的光伏盖板摩擦系数、硬度及接触角低，表面粗糙度大，经摩擦后磨痕宽度大，产品质量及性能明显差于实施例1～4。
[0084] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0085] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0086] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
