CN104176946A - 一种双功能镀膜光伏玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池用封装玻璃及其制备方法。包括玻璃基片(1)和镀在基片(1)上的双功能膜，镀膜层分别为TiO₂-SiO₂膜层(2)、SnO₂:F膜层(3)和SiO₂膜层(4)。首先涂布TiO₂-SiO₂镀膜液到基片(1)上，经过表干、加热预固化后形成膜层(2)，然后涂布SnO₂:F镀膜液到膜层(2)上，经过表干、加热预固化后形成膜层(3)，接着涂布SiO₂镀膜液到膜层(3)上，经过表干、加热预固化后形成膜层(4)，最后进行钢化处理，在基片(1)上形成双功能膜层。该方法生产的双功能镀膜光伏玻璃具有优秀的透光率、减反射性能、高热阻和自清洁功能，可避免表面污染和电池片升温引起的效能降低。

Description

一种双功能镀膜光伏玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池用封装玻璃，特别涉及一种双功能镀膜光伏玻璃及其制备方法。

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。

晶体硅带隙约为1.12eV，对应1087nm波长，小于1087nm的太阳光谱都可以产生光伏效应，它的最佳响应波长在800～900nm范围。到达地面的太阳能光谱主要由紫外线、可见光和近红外线三部分组成，其中紫外线占3％左右，可见光占42％左右，红外线占55％左右。可见光和紫外线合计45％左右的光谱产生光伏响应，55％的近红外线使电池片加热、升温。晶硅系太阳电池的功率温度系数为：-(0.35～0.50)％/℃，温度每升高1℃，输出功率下降0.35～0.50％。因此，在硅系太阳电池组件中，需要避免或减缓硅片温度上升，这就需要阻止或减少阳光中的红外线透射到硅电池片上。另外据统计，封装玻璃的可见光透射率提高2％，就可以增加电池1～2％的发电功率。因此，为了尽可能地提高硅系太阳电池的光伏效应，封装玻璃需要反射(或截止)太阳光谱中的近红外线，以便防止透射到电池片的红外线造成电池片温度升高、降低电池的转换效率；同时需要提高封装玻璃的可见光透射率，提高电池的转换效率。

目前，在光伏发电应用领域中，绝大部分使用单层或双层增透膜和材料，通过减反实现更高的透光率，增透效果也不甚理想。为了达到理想光伏效应，需要设计多层功能膜。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种双功能镀膜光伏玻璃及其制备方法。该方法生产的双功能镀膜光伏玻璃，具有优秀的透光率、减反射性能和高的热阻，同时兼具一定的憎水性，具备自清洁功能，可有效降低整体太阳能光伏电池效能随着使用时间的衰减速度，避免因表面污染和电池片升温引起的效能降低。

实现以上目的的技术方案是：

(1)本发明所述的双功能镀膜光伏玻璃，包括玻璃基片和镀在玻璃基片上的双功能膜，玻璃基片上面形成的镀膜层分为三层，分别为TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂。

(2)所述制作方法采用辊涂、淋涂、喷涂、丝网印刷等方法中的任意一种，将TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂镀膜液分层涂覆于玻璃基片上，再分层依次经过表干、加热预固化，最后进行钢化，在玻璃基片上形成TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂三层膜层。TiO₂-SiO₂膜层厚度为5nm～25nm，SnO₂:F膜层厚度为5nm～20nm，SiO₂膜层厚度为100nm～120nm。

(3)所述技术方案(2)中涉及的TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂镀膜液使用市场上购买的SiO₂溶胶、TiO₂-SiO₂复合溶胶以及SnO₂:F溶胶为原料，通过稀释并加入稳定剂、黏度调整剂、黏结剂等而得到混合物。

(4)所述技术方案(2)中涉及TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂镀膜液制作方法为：根据溶胶类型的不同，取1～15％质量份的溶胶，加入0.1～2％的助剂和1～5％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入0.1～5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后分别制备成TiO₂-SiO₂复合镀膜液、SnO₂:F镀膜液以及SiO₂镀膜液。

本发明所述的一种双功能镀膜光伏玻璃的制备方法详解如下：

第一步，按照技术方案(3)、(4)中的方法分别配制TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂镀膜液；

第二步，将第一步配置好的TiO₂-SiO₂复合镀膜液涂覆于已经过清洗并干燥后的玻璃基片表面上，进行表干和固化处理，表干时间为30s～40s，固化温度为200℃左右；

第三步，将第一步配置好的SnO₂:F镀膜液涂覆于SiO₂膜层之上，进行表干和固化处理，表干时间为30s～40s，固化温度为200℃左右；

第四步，将第一步配置好的SiO₂镀膜液涂覆于SnO₂:F膜层之上，进行表干和固化处理，表干时间为30s～40s，固化温度为150℃左右；

第五步，将预固化好的玻璃再进行钢化处理，钢化温度为680℃～730℃，即可制得双功能镀膜光伏玻璃。

由于在光伏玻璃表面覆有膜厚100nm～120nm的SiO₂膜层、5nm～20nm的SnO₂:F膜层和5nm～25nm的TiO₂-SiO₂膜层，膜层表面存在陨石坑结构，在每个小坑里还存在微孔。这种结构使膜层的折射率降低，提高了复合膜的可见光透射率；复合膜中间层SnO₂:F保证了复合膜能够反射近红外线。

采用本发明所述的一种双功能镀膜光伏玻璃及其制备方法，具有以下优点：具有减反射可见光与反射近红外的功能，能达到优秀的透光率、减反射性能和高的热阻，同时兼具一定的憎水性，具备自清洁功能，可有效降低整体太阳能光伏电池效能随着使用时间的衰减速度，避免因表面污染和电池片升温引起的效能降低。

本发明制作的双功能镀膜光伏玻璃，由于三层复合膜具有减反射可见光与反射近红外线的双重功能，可反射(或截止)太阳光谱中的近红外线，防止透射到电池片的红外线造成电池片温度升高、降低电池的转换效率，近红外线起始反射波长为1120nm；同时可见光透射率可提高4～5％，玻璃的透光率达到96％以上。使用本发明所述双功能镀膜光伏玻璃后的晶硅太阳能电池光电转化率可提高3％～4％，长效光电转化率提高20％以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为本发明的制备方法工艺流程图

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。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例一

如图1所示，一种双功能镀膜光伏玻璃。它包括玻璃基片1和镀在玻璃基片上的双功能膜，玻璃基片上面形成的镀膜层分为三层，分别为TiO₂-SiO₂膜层2、SnO₂:F膜层3和SiO₂膜层4。三层膜按图1所示顺序镀制在玻璃基片1上，所述TiO₂-SiO₂膜层2厚度为22nm，SnO₂:F膜层3厚度为18nm，SiO₂膜层4厚度为110nm。

取10％质量份的TiO₂-SiO₂溶胶，加入0.5％的助剂和2％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入3％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后即可制备成TiO₂-SiO₂复合镀膜液。

取8％质量份的SnO₂:F溶胶，加入1.2％的助剂和3％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入2％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后制备成SnO₂:F镀膜液。

取12％质量份的SiO₂溶胶，加入1.5％的助剂和3.5％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入4％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后制备成SiO₂镀膜液。

按图2所示工艺进行膜层的涂覆：

将经过去离子水清洁并预热到50℃的玻璃基片进入辊涂设备，调整辊涂设备控制TiO₂-SiO₂复合镀膜液用量；待表干后，进入200℃烘箱烘烤180S。

将一次镀膜后的玻璃进入辊涂设备，进行二次镀膜，调整辊涂设备控制SnO₂:F镀膜液用量；待表干后，进入200℃烘箱烘烤180S。

将二次镀膜后的玻璃进入辊涂设备，进行三次镀膜，调整辊涂设备控制SiO₂镀膜液用量；待表干后，进入150℃烘箱烘烤130S。

将镀膜完成的玻璃进入钢化炉钢化，钢化炉温为700℃，加热时间为140S。钢化成品即是本发明所述双功能镀膜光伏玻璃。

实施例二

如图1所示，一种双功能镀膜光伏玻璃。它包括玻璃基片1和镀在玻璃基片上的双功能膜，玻璃基片上面形成的镀膜层分为三层，分别为TiO₂-SiO₂膜层2、SnO₂:F膜层3和SiO₂膜层4。三层膜按图1所示顺序镀制在玻璃基片1上，所述TiO₂-SiO₂膜层2厚度为12nm，SnO₂:F膜层3厚度为8nm，SiO₂膜层4厚度为100nm。

取8％质量份的TiO₂-SiO₂溶胶，加入1.2％的助剂和3％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入1.5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后即可制备成TiO₂-SiO₂复合镀膜液。

取12％质量份的SnO₂:F溶胶，加入1％的助剂和5％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入0.5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后制备成SnO₂:F镀膜液。

取5％质量份的SiO₂溶胶，加入1.8％的助剂和4％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入2.5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后制备成SiO₂镀膜液。

按图2所示工艺进行膜层的涂覆：

将经过去离子水清洁并预热到50℃的玻璃基片平放在喷涂台上，使用喷枪将TiO₂-SiO₂复合镀膜液均匀喷涂到玻璃基片上；待表干后，进入200℃烘箱烘烤150S。

将一次镀膜后的玻璃平放在喷涂台上，进行二次镀膜，使用喷枪将SnO₂:F镀膜液均匀喷涂到TiO₂-SiO₂膜层上；待表干后，进入200℃烘箱烘烤150S。

将二次镀膜后的玻璃平放在喷涂台上，进行三次镀膜，使用喷枪将SiO₂镀膜液均匀喷涂到SnO₂:F膜层上；待表干后，进入150℃烘箱烘烤120S。

将镀膜完成的玻璃进入钢化炉钢化，钢化炉温为710℃，加热时间为125S。钢化成品即是本发明所述双功能镀膜光伏玻璃。

实施例三

如图1所示，一种双功能镀膜光伏玻璃。它包括玻璃基片1和镀在玻璃基片上的双功能膜，玻璃基片上面形成的镀膜层分为三层，分别为TiO₂-SiO₂膜层2、SnO₂:F膜层3和SiO₂膜层4。三层膜按图1所示顺序镀制在玻璃基片1上，所述TiO₂-SiO₂膜层2厚度为25nm，SnO₂:F膜层3厚度为20nm，SiO₂膜层4厚度为120nm。

取10％质量份的TiO₂-SiO₂溶胶，加入0.5％的助剂和4％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入4.5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后即可制备成TiO₂-SiO₂复合镀膜液。

取12％质量份的SnO₂:F溶胶，加入1.5％的助剂和4.5％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入3.5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后制备成SnO₂:F镀膜液。

取15％质量份的SiO₂溶胶，加入2％的助剂和3％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入0.5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后制备成SiO₂镀膜液。

按图2所示工艺进行膜层的涂覆：

将经过去离子水清洁并预热到50℃的玻璃基片进入淋涂设备，调整淋涂设备控制TiO₂-SiO₂复合镀膜液用量；待表干后，进入200℃烘箱烘烤300S。

将一次镀膜后的玻璃进入淋涂设备，进行二次镀膜，调整淋涂设备控制SnO₂:F镀膜液用量；待表干后，进入200℃烘箱烘烤300S。

将二次镀膜后的玻璃进入淋涂设备，进行三次镀膜，调整淋涂设备控制SiO₂镀膜液用量；待表干后，进入150℃烘箱烘烤240S。

将镀膜完成的玻璃进入钢化炉钢化，钢化炉温为730℃，加热时间为135S。钢化成品即是本发明所述双功能镀膜光伏玻璃。

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 (3)

1.一种双功能镀膜光伏玻璃，包括玻璃基片和镀在玻璃基片上的双功能膜，其特征在于：所述玻璃基片上面形成的镀膜层分为三层，分别为TiO₂-SiO₂、SnO₂:F和SiO₂。该制备方法包括步骤：

(1)使用市场上购买的SiO₂溶胶、TiO₂-SiO₂复合溶胶以及SnO₂:F溶胶。根据溶胶类型的不同，取1～15％质量份的溶胶，加入0.1～2％的助剂和1～5％的稀释剂配制成的辅液进行稀释后，加入0.1～5％的偶联剂，其余为乙醇和水，调配后分别制备成SiO₂镀膜液、TiO₂-SiO₂复合镀膜液以及SnO₂:F镀膜液。

(2)将步骤(1)中得到的TiO₂-SiO₂复合镀膜液涂覆于已经过清洗并干燥后的玻璃基片表面上，进行表干和固化处理；

(3)将步骤(1)中得到的SnO₂:F镀膜液涂覆于SiO₂膜层之上，进行表干和固化处理；

(4)将步骤(1)中得到的SiO₂镀膜液涂覆于SnO₂:F膜层之上，进行表干和固化处理；

(5)将步骤(4)预固化好的玻璃再进行钢化处理，即可制得双功能镀膜光伏玻璃。

2.根据权利要求1所述的一种双功能镀膜光伏玻璃，其特征在于，所述的涂覆工艺通过辊涂、淋涂、喷涂、丝网印刷或浸制提拉法等方法中的任意一种而完成。

3.根据权利要求1所述的一种双功能镀膜光伏玻璃，其特征在于，所述的热处理过程依次为：

步骤(2)：表干时间为30s～40s，固化温度为200℃左右；

步骤(3)：表干时间为30s～40s，固化温度为200℃左右；

步骤(4)：表干时间为30s～40s，固化温度为150℃左右；

步骤(5)：钢化温度为680℃～730℃，时间为60～600s。