[0001] 本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种基于光子晶体涂层技术的彩色光伏组件及其制备方法。

[0002] 随着我国光伏技术和产业的快速发展，彩色光伏的需求也日益增大，成为了建筑光伏一体化中的重要组成。建筑光伏一体化是指将光伏发电产品作为建筑材料或构件，即光电建材，应用在建筑上的形式。

[0003] 传统的彩色光伏主要通过彩色玻璃、彩色封装胶、彩色纹理膜等方案进行多层复合制备，其单一的色彩特点无法满足日益个性化的建筑设计需求。光子晶体技术是一种源于大自然的技术，比如大自然中的蛋白石、孔雀羽毛、蝴蝶翅膀等表面都能观测到光子晶体结构，这种周期性的纳米结构排列，可以实现对光子传播的调控。三维的光子晶体结构更能表现出随角度变色的光学特点，且颜色鲜艳，具备独特的金属质感。因此，将光子晶体技术引入彩色光伏行业，可以非常好的拓展彩色光伏产品的色彩特点，使这种源于大自然的技术能够重新定义后再次回归自然。

[0033] 实施例1底涂树脂：100mL三口瓶，装配有电磁搅拌，回流冷凝管，接头具活塞，氮气球及翻口塞。抽真空充氮气三次除氧，加入三乙炔基苯基苯（0.945g,2.5mmol），干燥后的四氢呋喃
15mL，降温至‑30℃，缓慢加入正丁基锂（5mmol,2.5mol/L的正己烷溶液），溶液随着丁基锂的加入逐渐变为绿色浑浊。混合液继续搅拌3小时，之后缓慢滴加入二乙氧基二氯硅烷（0.47g，2.5mmol，湖北成丰化工有限公司），加入后逐渐变成黄色透明溶液。反应升温至室温，继续反应12小时。反应结束后用甲苯‑水体系萃取后，分液后甲苯层用无水硫酸镁干燥，
60℃真空干燥后得到黄色固体1.2g（产率84%）。标记为底涂树脂A。

[0034]

[0035] 本实施例中的纳米微球为300nm光子晶体微球，PDI为0.035，制备方法如下：（1）将0.2克过硫酸铵、20克甲基丙烯酸甲酯、0.3克烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵和70克去离子水加入反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2小时，之后向反应釜中滴加1.5克乙烯基三甲氧基硅烷，滴加时间2小时。滴加完成后继续保温反应2小时，降温，过滤，制得聚甲基丙烯酸甲酯微球乳液。

[0036] （2）将50克正硅酸乙酯溶解在100克无水乙醇中，配制成正硅酸乙酯溶液。

[0037] （3）室温下，将正硅酸乙酯溶液和1克氨水（质量分数25%）在2小时内滴加到上述聚甲基丙烯酸甲酯微球乳液中，滴加完毕后继续搅拌反应5小时，然后过滤，洗涤，制得光子晶体微球。

[0038] 底涂喷涂液为：5%（本发明中均为质量分数计）底涂树脂A、0.5%聚丙烯酸酯表面助剂、其余为乙酸乙酯溶剂；光子晶体涂布液为40%光子晶体微球、20%二乙二醇、其余为水；成膜树脂保护液为20%的聚乙烯醇，其余为水。

[0039] 将1000*600*5mm的无色透明钢化玻璃进行除油和除尘处理，得到清洁的玻璃加工面。

[0040] 首先在清洁的玻璃加工面薄喷底涂喷涂液，喷涂完成后将其在50℃下干燥2min。采用喷孔为0.5mm的盐田微雾喷枪进行光子晶体涂布液的喷涂，喷涂完成后自然晾干，得到三维的光子晶体涂层；然后使用该型号的喷涂设备再次喷涂成膜树脂保护液，喷涂后自然晾干，放入烘烤设备中150*10min进行固化，得到红色光子晶体玻璃板。该光子晶体玻璃板的微观结构如图1所示。该样品的反射光谱图如图2所示，在180°的垂直观察角度下，其颜色为650nm波长的红色，随着观察角度的减小，其颜色逐渐蓝移；在150°的侧角度观察角度下，其颜色为610nm波长的黄色；在130°的小角度观察角度下，其颜色为560nm波长的绿色。
实施例2

[0041] 底涂树脂：100mL三口瓶，装配有电磁搅拌，回流冷凝管，接头具活塞，氮气球及翻口塞。抽真空充氮气三次除氧，加入1,4‑二乙炔基苯（0.756g,6mmol，TCI梯希爱（上海）化成工业发展有限公司），干燥后的四氢呋喃30mL，降温至‑30℃，缓慢加入正丁基锂（12mmol,2.5mol/L 的正己烷溶液），溶液随着丁基锂的加入逐渐变为绿色浑浊。混合液继续搅拌3小时，之后缓慢滴加入2‑乙酰氧乙基甲基二氯硅烷（1.2g，6mmol上海麦克林生化科技股份有限公司），加入后逐渐变成淡红色透明溶液。反应升温至室温，继续反应12小时。反应结束后用甲苯‑水体系萃取后，分液后甲苯层用无水硫酸镁干燥，60℃真空干燥后得到红色粘性物
1.56g（产率80%）。标记为底涂树脂B。

[0042]

[0043] 本实施例中的光子晶体微球为260nm核壳结构光子晶体微球，PDI为0.003，制备方法如下：（1）将0.1克过硫酸铵、10克丙烯腈、0.3克烯丙氧基癸基聚氧乙烯(10)醚硫酸铵和
30克去离子水加入反应釜中，升温至75℃，搅拌反应2小时，之后向反应釜中滴加0.7克乙烯基三乙氧基硅烷，滴加时间3小时。滴加完成后继续保温反应1小时，降温，过滤，制得聚丙烯腈微球乳液。

[0044] （2）将40克正硅酸甲酯溶解在94克正丁醇中，配制成含量正硅酸甲酯溶液。

[0045] （3）室温下，将正硅酸甲酯溶液和1克三乙胺在2小时内滴加到上述聚丙烯腈微球乳液中，滴加完毕后继续搅拌反应7小时，然后过滤，洗涤，制得光子晶体微球。

[0046] 底涂喷涂液为12%（本发明中均为质量分数计）底涂树脂B、其余为甲苯溶液；光子晶体涂布液为30%光子晶体微球、10%乙二醇、5%甲酰胺、1%聚醚改性聚硅氧烷流平剂、其余为水；成膜树脂保护液为10%的热固化聚酯树脂，1%异氰酸酯固化剂，其余为1∶1比例的乙酸丁酯和甲基异丁基酮。

[0047] 将360*360*5mm的无色透明钢化玻璃进行除油和除尘处理，得到清洁的玻璃加工面，首先在清洁的玻璃加工面薄喷底涂喷涂液，喷涂完成后将其在40℃下干燥10min。采用狭缝涂布机进行光子晶体涂布液的涂布，涂布完成后自然晾干，得到三维光子晶体涂层；然后使用丝棒涂布机涂布成膜树脂保护液，涂布后自然晾干或热风进行烘干，放入烘箱80℃*10min热处理，使其溶剂完全挥发后，升温至150℃进行热固化，得到绿色的光子晶体玻璃板。该光子晶体玻璃板的光透过率曲线如图3所示，图中取四个测试点。

[0048] 使用上述绿色光子晶体玻璃板制作彩色光伏组件，依次将绿色光子晶体钢化玻璃板（光子晶体涂层面朝上）、EVA胶膜、单晶硅光伏发电组件、EVA胶膜、聚氟乙烯复合膜（TPT）黑色底板进行层叠，整体对齐后放入真空热压机中，热压温度140℃，热压时间500s。最后得到图4所示的绿色光子晶体彩色光伏组件。

[0049] 对该组样品进行老化性能测试，测试项目内容如表1所示，600h内高温高湿老化性能和高低温循环老化性能都能达到标准要求，因样品在600h测试后无任何开胶迹象，所以实验未继续测试。

[0050] 表1

[0051] 最后将光子晶体彩色组件与接线盒进行安装，得到完整的彩色太阳能板。对该组样品进行发电效率的对比测试，测试结果如表2所示，电池片正常功率22.96W；常规轻质组件测试功率19.69W，常规轻质组件效率85.75%；彩色玻璃组件制品样件测试功率18.25W，彩色玻璃组件效率79.48%。彩色玻璃组件效率比常规轻质组件低6%左右，可以很好的满足彩色光伏建筑一体化的使用要求。

[0052] 表2

[0053] 实施例3

[0054] 底涂树脂：聚芳基乙炔树脂（1g，10mmol，中国航天工业总公司第一研究院）、三乙氧基硅烷（1.64g，10mmol，购自中国航天工业总公司第一研究院）、甲苯80mL及氧化镁3g注入250mL单口圆底烧瓶，在氮气保护下室温（30℃）搅拌8h即可完成反应。反应结束后，过滤除去MgO，旋干甲苯即可得到聚芳基乙炔树脂与三乙氧基硅烷共聚树脂，室温为黑红色粘性流体，几乎没有损失。标记为底涂树脂C。

[0055]

[0056] 本实施例中的纳米微球为260nm核壳结构光子晶体微球，PDI为0.045。制备方法如下：（1）将0.2克过硫酸钠、15克甲基丙烯酸环己酯、0.2克乙烯基磺酸钠和60克去离子水加入反应釜中，升温至80℃，搅拌反应2小时，之后向反应釜中滴加0.5克乙烯基三（2‑甲氧基乙氧基）硅烷，滴加时间4小时。滴加完成后继续保温反应1小时，降温，过滤，制得聚甲基丙烯酸环己酯微球乳液。

[0057] （2）将90克正硅酸丁酯溶解在135克异丙醇中，配制成正硅酸丁酯溶液。

[0058] （3）室温下，将正硅酸丁酯溶液和0.8克氢氧化钠在3小时内滴加到上述聚甲基丙烯酸环己酯微球乳液中，滴加完毕后继续搅拌反应8小时，然后过滤，洗涤，制得光子晶体微球。

[0059] 底涂喷涂液为10%（本发明中均为质量分数计）底涂树脂C、其余为甲苯溶液；光子晶体涂布液为20%光子晶体微球、10%乙二醇、0.5%聚醚改性聚硅氧烷流平剂、其余为水；成膜树脂保护液为20%的聚酯改性丙烯酸酯树脂，2%光引发剂TPO，其余为28%丁酮和50%乙酸丁酯。

[0060] 将360*360*5mm的无色透明钢化玻璃进行除油和除尘处理，得到清洁的玻璃加工面，首先在清洁的玻璃加工面薄喷底涂喷涂液，喷涂完成后将其在50℃下干燥2min。采用狭缝涂布机进行光子晶体涂布液的涂布，涂布完成后自然晾干，得到三维光子晶体涂层；然后使用盐田的手喷枪喷涂成膜树脂保护液，喷涂后自然晾干或热风进行烘干，使用395nm的UV‑LED灯对涂层进行固化，得到绿色的光子晶体玻璃板。实施例4

[0061] 底涂树脂：100mL三口瓶，装配有电磁搅拌，回流冷凝管，接头具活塞，氮气球及翻口塞。抽真空充氮气三次除氧，加入1,3,5‑三乙炔基苯（0.9g,6mmol，TCI梯希爱(上海)化成工业发展有限公司），干燥后的四氢呋喃 15mL，降温至‑30℃，缓慢加入正丁基锂（12mmol,2.5mol/L 的正己烷溶液），溶液随着丁基锂的加入逐渐变为绿色浑浊。混合液继续搅拌3小时，之后缓慢滴加入二苯基二氯硅烷（1.512g，6mmol），加入后逐渐变成黄色透明溶液。反应升温至室温，继续反应12小时。反应结束后用甲苯‑水体系萃取后，分液后甲苯层用无水硫酸镁干燥，60℃真空干燥后得到黄色粘性物1.9g（产率79%）。标记为底涂树脂D。

[0062]

[0063] 本实施例中的纳米微球为220nm核壳结构光子晶体微球，PDI为0.02。制备方法如下：（1）将0.1克过硫酸钾、10克甲基丙烯酸异冰片酯、0.3克烯丙氧基羟丙基磺酸钠和
40克去离子水加入反应釜中，升温至85℃，搅拌反应2小时，之后向反应釜中滴加0.4克甲基乙烯基二甲氧基硅烷，滴加时间3小时。滴加完成后继续保温反应1小时，降温，过滤，制得聚甲基丙烯酸异冰片酯微球乳液。

[0064] （2）将30克正硅酸丙酯溶解在30克正丙醇中，配制成正硅酸丙酯溶液。

[0065] （3）室温下，将正硅酸丙酯溶液和0.6克氨水在2小时内滴加到上述聚聚甲基丙烯酸异冰片酯微球乳液中，滴加完毕后继续搅拌反应6小时，然后过滤，洗涤，制得光子晶体微球。

[0066] 底涂喷涂液为15%（本发明中均为质量分数计）底涂树脂D、1%聚醚改性聚二甲基硅氧烷助剂、其余为四氢呋喃溶液；光子晶体涂布液为10%光子晶体微球、80%乙醇、10%乙二醇；成膜树脂保护液为20%的聚乙烯醇缩丁醛树脂，其余为5%乙二醇和75%乙醇。

[0067] 将300*300*10mm的无色透明钢化玻璃进行除油和除尘处理，得到清洁的玻璃加工面，首先在清洁的玻璃加工面薄喷底涂喷涂液，喷涂完成后将其在50℃下干燥2min。采用RDS22号丝棒在涂布机上进行光子晶体涂布液的涂布，涂布完成后自然晾干至出现完整的光子晶体色彩，放入烘箱中100℃*10min进行彻底的干燥，得到三维光子晶体涂层；然后使用盐田的自动喷枪喷涂成膜树脂保护液，喷涂后自然晾干或热风进行烘干，放入烘箱中150℃*20min进行固化，得到蓝色的光子晶体玻璃板。

[0068] 以上详细描述了本发明的可实施方法，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内的简单变形或者适合本方法的组合，都应视为本发明公开的内容，均属于本发明的保护范围。

[0069] 此外、本发明的各种实施方案之间可以在不矛盾的前提下任意组合，只要不违背本发明的思想，均应该视为本发明所公开的内容。