CN101905953A

CN101905953A - 一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃及其制作方法

Info

Publication number: CN101905953A
Application number: CN2010102260202A
Authority: CN
Inventors: 夏卫文; 王德标; 赵建杨
Original assignee: HEHE TECHNOLOGY GROUP Co Ltd
Current assignee: HEHE TECHNOLOGY GROUP Co Ltd
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池用封装玻璃，特别涉及一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃及其制作方法。它包括低铁超白压花玻璃基片(1)和减反射膜层(4)，低铁超白压花玻璃基片(1)，其一面为绒面(2)，另一面为压花面(3)，减反射膜层(4)镀制在低铁超白压花玻璃基片(1)的绒面(2)，减反射膜层(4)是将减反射镀膜液涂布到低铁超白压花玻璃基片(1)的绒面(2)，再依次经过表干、加热预固化、钢化，在低铁超白压花玻璃基片(1)的绒面(2)上形成的纳米级二氧化硅膜层。该方法生产的镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，具有发电增量高、膜层硬度高、耐酸碱性好、耐候性好、膜层附着力高等特点。

Description

一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用封装玻璃，特别涉及一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃及其制作方法。

背景技术

晶硅太阳能电池作为环保新能源，发展前景非常好。由于晶硅无法长时间暴露于外界环境中，光伏玻璃是目前保护晶硅且自身透光率较高的最佳封装材料之一，决定晶硅太阳能光伏电池效能的因素，在与光能转化效率有关的各种变因中，最重要的决定因素为光电组件中的晶硅技术，其次为保护光电组件中的光伏玻璃。而提高光伏玻璃的光学特性远比开发更高转换率的晶硅来的容易，成本低得多，所以开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，无论组件厂商还是在终端市场上的需求都是非常迫切的。

光伏玻璃的光学特性作为晶硅技术外一大重要变因，可以说晶硅太阳能电池所用光伏玻璃的透光率直接影响到电池的发电功率。目前大量使用的光伏玻璃是低铁超白压花玻璃，其一面为绒面，一面为压花面，即花纹面，在用作晶硅太阳能电池的封装玻璃时，绒面是起到漫反射的作用，降低反射光能；压花面的主要功效为加强光伏玻璃与EVA胶膜的粘结力。其透光率在91.5％左右，而其反射光损失率达到了5％左右，被玻璃吸收的部分达到3％～4％。要想增加透光率，那么就得从降低反射光损失率和吸收率两个方面来着手。

降低光伏玻璃吸收光能的比例，就必须从玻璃的组成着手，之前各方的研究工作基本已经到位，低铁超白压花玻璃的铁含量已降低到150ppm以下，生产该种压花玻璃所使用的低铁石英砂铁含量要求达到50ppm以下，想进一步降低玻璃组成中的铁含量目前在行业内没有更好的办法。

所以我们只能从降低玻璃低铁超白压花玻璃绒面的反射率着手，现在各晶硅太阳能电池封装玻璃生产商比较流行的一种新方法是在太阳能封装玻璃上镀制减反射膜层，来提高封装玻璃的透光率。

但是，根据光学干涉的原理，减反射膜层镀制在玻璃基片不同面、膜层厚度的不同，对提高透光率的效果也有所不同。公开号为CN100495734C的发明专利权利要求书中，要求涂层涂覆在玻璃基片的压花面，涂层厚度为130nm～145nm；公开号为CN201336311Y的实用新型专利权利要求书中要求在玻璃基片的光面上镀制催化自洁膜，玻璃基片绒面上镀制增透膜，厚度均为21nm～50nm。这些公开技术中，要求减反射膜层镀制在玻璃压花面，在没有合成晶硅太阳能电池时，透光率增量可以达到2％左右，但经过多方研究，晶硅太阳能电池封装玻璃的压花面需要跟电池组件材料中的EVA胶膜进行粘结，当太阳光经过玻璃到达硅晶片时，多增加了两个光学界面，起到的增透效果并不理想，事实上的发电功率增量仅为0.5％左右。经过研究后发现，在封装玻璃的绒面进行减反射镀膜，膜层厚度为入射波长的1/4为宜，可以达到该波长光线减反射的最佳效果，而晶硅太阳能电池的主要吸收波长在400nm～700nm之间，因此，减反射膜层的厚度应在100nm～200nm之间，减反射效果达到最佳，应用于晶硅太阳能电池时，晶硅太阳能电池的发电增量也能达到最大值。

在太阳能电池封装用玻璃的表面镀减反射膜领域的专利有很多，但是已公开的专利中普遍要求膜层的坚膜温度(使膜层与玻璃牢固结合的温度)不超过550℃(公开号为CN101308878A的发明专利权利要求坚膜处理的温度范围为150℃～550℃；公开号为CN100495734C的发明专利中，使用氟化镁作为增透材料的一种，氟化镁主要应用于光学仪器镜头及滤光器的涂层，权利要求中并没有包括坚膜温度，但氟化镁膜层一般通过溅射的方法获得，与玻璃之间依靠范德华力结合，无法经受500℃以上的热冲击；公开号为CN201336311Y的使用新型专利实施方式中的烘干温度为300℃～500℃；公开号为CN100412018C的发明专利中介绍烘烤温度为300℃)，究其原因，上述专利中涉及到的镀膜液材料中，或含有有机物的组份、或在550℃时，膜层中主要材料出现分解，导致在经过高温后，增透效果减弱或消失的结果，这一点是行业内需要突破的技术难点。众所周知，晶硅太阳能电池的封装玻璃必须采用钢化玻璃，封装玻璃钢化的温度一般在680℃～730℃，以上介绍各专利的坚膜温度均大大低于玻璃钢化温度，那么只能在玻璃基片钢化后再进行镀膜，因玻璃基片在钢化时表面活性大幅度降低，最终得到的减反射膜层无论是硬度、耐酸碱性、耐候性还是附着力都不是很高，很难与晶硅太阳能电池20年以上的寿命相匹配，如果减反射膜层的老化速度过快，不仅不能起到长期的减反射作用，在晶硅太阳能电池使用一段时间后反而可能起到遮挡光线的反作用，提供一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，是行业内近期研究的重大课题之一。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃及其制作方法。该方法生产的镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，具有发电增量高、膜层硬度高、耐酸碱性好、耐候性好、膜层附着力高等特点。

实现以上目的的技术方案是：

(1)本发明所述镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，它包括低铁超白压花玻璃基片和减反射膜层，低铁超白压花玻璃基片，其一面为绒面，另一面为压花面，减反射膜层镀制在低铁超白压花玻璃基片的绒面。

(2)所述制作方法是采用辊涂、淋涂、喷涂、丝网印刷、浸制提拉法、旋涂、流涂等方法中的任意一种，将减反射镀膜液涂布到低铁超白压花玻璃基片的绒面，再依次经过表干、加热预固化、钢化，在低铁超白压花玻璃基片的绒面形成纳米级二氧化硅膜层，膜层厚度为100nm～200nm。

(3)所述技术方案(2)中涉及减反射镀膜液是先以正硅酸乙酯(英文缩写TEOS，分子式C₈H₂₀O₄Si)、乙醇、水为原料，氨水或盐酸作为催化剂制作二氧化硅溶胶，再将二氧化硅溶胶稀释并加入稳定剂、粘结剂而得到的混合物。

(4)所述技术方案(3)中涉及二氧化硅溶胶中二氧化硅颗粒的粒径在10nm～50nm之间。

(5)所述技术方案(3)中涉及原料及催化剂物质的量使用比例(摩尔比)：正硅酸乙酯∶水∶乙醇∶氨水(或盐酸)＝1∶(2～4)∶(30～80)∶(1～5)。稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮(分子式为(C₆H₂₀N)_n，且并不限于此类稳定剂)，加入量为每升镀膜液加1g～5g；粘结剂主要为树脂类有机化合物，加入量为每升镀膜液加5g～15g；根据表面张力的需要，稀释的溶剂可选乙醇类、丙酮类、丙醇类、乙酸乙酯类以及去离子水中的任意组合或其中一种；稀释后二氧化硅纳米颗粒在减反射镀膜液中的质量比为1％～4％之间。

本发明所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃的制作方法详解如下：

第一步，按照技术方案(3)、(5)中方法配制减反射镀膜液；

第二步，将上述配置好的镀膜液均匀涂布到低铁超白压花玻璃基片的绒面；

第三步，将镀制好减反射镀膜液的玻璃进行预固化处理，处理温度为100℃～200℃，处理时间为20S～300S；

第四步，将预固化好的玻璃再进行钢化处理，钢化温度为680℃～730℃，即可制得可钢化的减反射镀膜光伏玻璃。

由于采用树脂类有机化合物作为纳米二氧化硅颗粒的粘结剂，在预固化时充当了粘结纳米颗粒成膜的作用，在钢化时，树脂类有机化合物发生分解气化，形成孔隙，最终形成多孔二氧化硅膜层，该膜层不仅利用膜层两个界面形成的反射光干涉抵消原理降低反射率，同时利用了二氧化硅纳米颗粒之间的孔隙对光线进行了多重反射，有效降低了反射光能。

采用本发明所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃及其制作方法，具有以下优点：发电增量高、耐酸碱性能好、硬度好、膜层附着力高、耐候性好。(1)本发明制作的可钢化减反射镀膜光伏玻璃，由于减反射膜层镀制低铁超白压花玻璃的太阳光入射面，在与EVA胶膜粘结后不影响发电增量，经过本发明所述方法制作的减反射镀膜光伏玻璃透光率可提高2.5％，玻璃的透光率达到94％以上，使用本发明所述减反射镀膜光伏玻璃后的晶硅太阳能电池功率增量达到2.5％～3％；(2)所述减反射镀膜光伏玻璃耐酸碱性能符合GB/T 18915.1-2002《镀膜玻璃第1部分阳光控制镀膜玻璃》标准要求；(3)所述减反射镀膜层硬度好，按GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》测试，硬度≥8H；(4)附着力：按GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》执行划格试验，附着力达到0级要求。(5)耐候性：按IEC 61215《Crystalline silicon terrestrial photovoltaic(PV)modules-Design qualification and type approval》(译文：地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型)标准分别执行湿-冻、湿-热试验后，ΔT％≤1％。

附图说明

图1是低铁超白压花玻璃基片示意图

图2是本发明的结构示意图

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1和图2所示，一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃。它包括低铁超白压花玻璃基片1和减反射膜层4，减反射膜层4镀制在低铁超白压花玻璃基片1的绒面2上，所述减反射膜层4是以二氧化硅为主成份，减反射膜层4厚度为120nm。这种玻璃的制作方法为：以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体，氨水为催化剂制作二氧化硅溶胶，通过稀释并加入稳定剂、粘结剂等而得到减反射镀膜液，其中原料及催化剂物质的量比例：正硅酸乙酯∶水∶乙醇∶氨水＝1∶4∶80∶5；稳定剂加入量为每升镀膜液加1g；粘结剂加入量为每升镀膜液加5g；稀释后镀膜液中二氧化硅的质量比为1％。降低粘度以适合喷涂工艺，并调整溶剂成份降低减反射镀膜液表面张力至30×10^-3N/m以下，然后将经过去离子水清洁并预热到50℃的3.2mm厚低铁超白压花玻璃绒面向上平放在喷涂台上，使用喷枪将减反射镀膜液均匀喷涂到玻璃基片上，待表干后，进入200℃烘箱烘烤120S，再进入钢化炉钢化，钢化炉温为715℃，加热时间为125S。钢化成品即是本发明所述可钢化的减反射镀膜光伏玻璃。

实施例二

如图1和图2所示，一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃。它包括低铁超白压花玻璃基片1和减反射膜层4，减反射膜层4镀制在低铁超白压花玻璃基片1的绒面2上，所述减反射膜层4是以二氧化硅为主成份，减反射膜层4厚度为150nm。这种玻璃的制作方法为：以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体，盐酸为催化剂制作二氧化硅溶胶，通过稀释并加入稳定剂、粘结剂等而得到减反射镀膜液；其中原料及催化剂物质的量比例：正硅酸乙酯∶水∶乙醇∶盐酸＝1∶2∶30∶1；稳定剂加入量为每升镀膜液加3g；粘结剂加入量为每升镀膜液加8g；稀释后镀膜液中二氧化硅的质量比为2.5％。提高粘度以适合辊涂工艺，并调整溶剂成份降低减反射镀膜液表面张力至30×10^-3N/m以下，然后将经过去离子水清洁并预热到50℃的3.2mm厚低铁超白压花玻璃绒面向上进入辊涂设备，调整辊涂设备控制减反射镀膜液用量；待表干后，进入150℃烘箱烘烤180S，再进入钢化炉钢化，钢化炉温为700℃，加热时间为140S。钢化成品即是本发明所述镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃。

实施例三

如图1和图2所示，一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃。它包括低铁超白压花玻璃基片1和减反射膜层4，减反射膜层4镀制在低铁超白压花玻璃基片1的绒面2上，所述减反射膜层4是以二氧化硅为主成份，减反射膜层4厚度为180nm。这种玻璃的制作方法为：以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体，盐酸为催化剂制作二氧化硅溶胶，通过稀释并加入稳定剂、粘结剂等而得到减反射镀膜液；其中原料及催化剂物质的量比例：正硅酸乙酯∶水∶乙醇∶盐酸＝1∶3∶50∶3；稳定剂加入量为每升镀膜液加5g；粘结剂加入量为每升镀膜液加15g；稀释后镀膜液中二氧化硅的质量比为4％。降低粘度以适合淋涂工艺，并调整溶剂成份降低减反射镀膜液表面张力至30×10^-3N/m以下，然后将经过去离子水清洁并预热到50℃的3.2mm厚低铁超白压花玻璃绒面向上进入淋涂设备，调整辊涂设备控制减反射镀膜液用量；待表干后，进入120℃烘箱烘烤300S，再进入钢化炉钢化，钢化炉温为730℃，加热时间为135S。钢化成品即是本发明所述镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃。

本发明不限于上述实施例，凡采用等同替换或等效替换形式的技术方案均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，它包括低铁超白压花玻璃基片(1)和减反射膜层(4)，低铁超白压花玻璃基片(1)，其一面为绒面(2)，另一面为压花面(3)，减反射膜层(4)镀制在低铁超白压花玻璃基片(1)的绒面(2)，减反射膜层(4)是将减反射镀膜液涂布到低铁超白压花玻璃基片(1)的绒面(2)，再依次经过表干、加热预固化、钢化，在低铁超白压花玻璃基片(1)的绒面(2)上形成的纳米级二氧化硅膜层，膜层厚度为100nm～200nm，减反射镀膜液是以正硅酸乙酯、乙醇、水为原料，氨水或盐酸作为催化剂制作成的二氧化硅溶胶，再通过稀释并加入稳定剂、粘结剂而得到的。

2.权利要求书1所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮(分子式为(C₆H₂₀N)_n，且并不限于此类稳定剂)。

3.权利要求书2所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，稳定剂加入量为每升镀膜液加1g～5g。

4.权利要求书1所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，粘结剂主要为树脂类有机化合物。

5.权利要求书4所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，粘结剂加入量为每升镀膜液加5g～15g。

6.权利要求书1所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃，稀释的溶剂为乙醇类、丙酮类、丙醇类、乙酸乙酯类以及去离子水中的任意组合或其中一种，稀释后二氧化硅纳米颗粒在减反射镀膜液中的质量比为1％～4％之间。

7.一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)以正硅酸乙酯(英文缩写TEOS，分子式C₈H₂₀O₄Si)、乙醇、水为原料，氨水或盐酸作为催化剂制作二氧化硅溶胶，其中其中各物质的摩尔比为：正硅酸乙酯∶水∶乙醇∶氨水＝1∶(2～4)∶(30～80)∶(1～5)，制成溶胶中二氧化硅颗粒的粒径在10nm～50nm之间。

2)对二氧化硅溶胶进行稀释并加入一定量的稳定剂、粘结剂等而得到减反射镀膜液。稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮(分子式为(C₆H₂₀N)_n，且并不限于此类稳定剂)，加入量为每升镀膜液加1g～5g；粘结剂主要为树脂类有机化合物，加入量为每升镀膜液加5g～15g；稀释的溶剂为乙醇类、丙酮类、丙醇类、乙酸乙酯类以及去离子水中的任意组合或其中一种；稀释后二氧化硅在镀膜液中的质量比为1％～4％之间。

3)将上述配制好的镀膜液均匀涂布到低铁超白压花玻璃基片的绒面。

4)将镀制好减反射镀膜液的玻璃进行预固化处理，处理温度为100℃～200℃，处理时间为20S～300S；

5)将预固化好的玻璃再进行钢化处理，钢化温度为680℃～730℃，即可制得可钢化减反射镀膜光伏玻璃。

8.如权利要求书1所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃或权利要求7所述的一种镀有可钢化减反射膜层的光伏玻璃的制作方法，其制作方法是采用辊涂、淋涂、喷涂、丝网印刷、浸制提拉法、旋涂、流涂等方法中的任意一种，将镀膜液涂布到低铁超白压花玻璃基片的绒面，再依次经过表干、加热预固化、钢化而得到的减反射镀膜光伏玻璃。