CN110712404A - 一种可发电防弹玻璃及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可发电防弹玻璃及其制造方法，所述可发电防弹玻璃包括：第一玻璃层(2)、第一粘接层(3)、光伏芯片层(4)、第二玻璃层(5)、第二粘接层(6)和防护加强层(7)。所述可发电防弹玻璃还可以包括电致调光层(8)、自洁层(1)或防刮层(9)。本发明的可发电防弹玻璃不仅可以光伏发电，而且防弹效果好；产品质轻，安装要求较低；能够防止光畸变效应；能够实现自然采光以及室内外的视觉交流；产品可以自动调节室内光线，同时简化了电致调光结构；产品表面具有自清洁功能，能够保持可发电防弹玻璃的发电效率、透光性以及美观性。

Description

一种可发电防弹玻璃及其制备工艺

技术领域

本发明涉及玻璃生产制造领域，具体涉及一种可发电防弹玻璃及其制备工艺。

背景技术

随着光伏技术的不断进步和光伏产业的迅猛发展，近年来光伏发电玻璃吸引了越来越多的研究人员和生产厂家的高度关注。常规的光伏发电玻璃通常利用由双层玻璃封装的半透明光伏组件来取代传统玻璃，光伏组件一般采用晶体硅或薄膜光伏组件。光伏发电玻璃的光伏电池部分可以通过光伏效应发电，而透明部分则可以实现自然采光以及室内外的视觉交流。光伏发电玻璃的最大特点是可以通过光伏作用主动将一部分太阳辐射转变为有用的电能，与此同时通过调节光伏组件的透过率实现控制太阳辐射的热和眩光的目的。然而，随着光伏发电玻璃的大量应用，对于其安全防护性能和防盗性能也提出了越来越高的要求。

防弹玻璃是一种对枪弹或暴力冲击具有阻挡能力的夹层安全玻璃，既具有玻璃的透光性，同时又具有一定的防弹能力。防弹玻璃要求具有极高的强度和韧性，可以承受强烈冲击和破坏，在满足透光观察要求的同时抵御枪弹射击而不被穿透，在安全防护方面广泛应用于银行、邮政、电信、证券、保险等单位的柜台和博物馆、档案馆、高档住宅、监狱等重要场所以及特种车辆上，是安防产品领域中应用广泛发展迅速的一个品种。为了实现防弹功能，防弹玻璃常设计为多层的层状结构。

公告号为CN206968122U的实用新型公开了一种防弹玻璃，包括4层玻璃与一层聚碳酸酯层，彼此通过PVB(聚乙烯醇缩丁醛)胶片进行粘接。

为了提高光伏发电玻璃的安全防护性能，本发明人提出可以结合光伏发电玻璃和防弹玻璃的特性实现一种可发电的防弹玻璃，既能够实现节能环保，又能够满足安全防护的要求。

常规光伏发电玻璃通常采用幕墙式框架结构以获得尽可能高的受光面积，这就要求必须尽量降低光伏发电玻璃的重量，以提高承接框架的安全性和便于大规模安装。但是，常规防弹玻璃为了达到所需的防弹效果，必须采用多层玻璃和PVB胶片组成，导致重量较重，对于承接框架和安装动力的要求非常高，同时由于玻璃层面较多产生的光畸变效果严重影响了透视效果。此外，现有的光伏发电玻璃和防弹玻璃均不能自动调节光线，而且玻璃表面容易脏污且难以清洁，导致发电效率和透光性下降，而且还影响美观。

因此，现有的光伏发电玻璃和防弹玻璃无法有效通过简单组合得到实用的可发电防弹玻璃。有必要设计一种新型结构的可发电防弹玻璃，以克服现有技术中的上述缺陷。

发明内容

本发明的一个目的是针对上述技术问题提供一种可发电防弹玻璃，使得产品重量尽量降低，既能够满足安全防护的要求，又能够满足现有光伏发电玻璃的安装要求。

本发明的另一个目的是提供一种能够自主调节透光性的可发电防弹玻璃。

基于上述目的，本发明的第一方面提供一种可发电防弹玻璃，包括第一玻璃层、第一粘接层、光伏芯片层、第二玻璃层、第二粘接层和防护加强层。

优选地，所述第一粘接层选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片、SGP胶片和聚氨酯胶片中的任意一种。

优选地，所述光伏芯片层为太阳能光伏发电组件，选自晶体硅、非晶硅、CdS、CdTe、CuInSe₂(CIS)、CuInGaSe₂(CIGS)、染料敏化太阳能电池(DSSC)、有机导电高分子等。

优选地，所述防护加强层包括高透光聚碳酸酯树脂。

优选地，所述第二粘接层选自聚氨酯胶片或聚氨酯灌注胶层。

优选地，所述可发电防弹玻璃还包括电致调光层，所述电致调光层与所述光伏发电层电连接。所述电致调光层可设置在所述防护加强层的外侧。

优选地，所述电致调光层选自液晶调光膜和电致变色膜中的至少一种。

优选地，在所述第一玻璃层的外表面上还设置有自洁层。所述自洁层选自氟树脂涂层、有机硅树脂涂层、二氧化钛涂层和纳米二氧化硅涂层中的至少一种。

优选地，在所述防护加强层或电致调光层的外侧表面上还设置有防刮层。

优选地，所述第一玻璃层选自平板玻璃、浮法玻璃和钢化玻璃中的至少一种。所述第二玻璃层为浮法玻璃。

本发明的第二方面提供一种可发电防弹玻璃的制造方法，包括：在第二玻璃层的上表面上形成光伏芯片层；在所述光伏芯片层上依次叠加第一粘接层和第一玻璃层并层压；和在所述第二玻璃层的与光伏芯片层相对的一面上依次施加第二粘接层和防护加强层。

优选地，所述在第二玻璃层上形成光伏芯片层的步骤包括在所述第二玻璃层的上表面上通过共蒸发技术沉积所述光伏芯片层，并且还包括通过在所述光伏芯片层上进行激光划刻或蚀刻来调节所述光伏芯片层上芯片间的间隔尺寸及排布密度以调节透光率。

优选地，所述方法还包括在第一玻璃层上涂覆自洁层。所述自洁层选自氟树脂涂层、有机硅树脂涂层、二氧化钛涂层和纳米二氧化硅涂层中的至少一种。

优选地，所述方法还包括在所述防护加强层的外侧表面上叠加电致调光层，并将所述电致调光层与所述光伏芯片层电连接。

优选地，所述方法还包括在所述可发电防弹玻璃的最内侧表面上施加防刮层。

本发明的有益效果：

1、产品不仅可以光伏发电，节能环保，而且防弹效果好，符合国家标准；

2、产品质轻，在增加了防弹功能后，产品重量没有显著增加，安装要求较低，满足大面积幕墙的安装安全性；

3、与常规防弹玻璃相比，玻璃层数量显著减少，能够防止光畸变效应；

4、产品不仅可以光伏发电，而且可以通过激光刻划或蚀刻实现自然采光以及室内外的视觉交流；

5、产品可以根据照射阳光光强自动调节室内光线，同时简化了电致调光结构，满足光伏发电玻璃的轻量化要求；

6、产品表面具有自清洁功能，能够保持可发电防弹玻璃的发电效率、透光性以及美观性。

附图说明

图1示出本发明一个实施方案的可发电防弹玻璃的结构图；

图2示出本发明另一个实施方案的可发电防弹玻璃的结构图；和

图3示出本发明又一个实施方案的可发电防弹玻璃的结构图。

具体实施方案

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该指出的是，这些实施例仅用于说明本发明，不应理解为对本发明的限制。

图1示出本发明一个实施方案的可发电防弹玻璃的结构图，其中可发电防弹玻璃包括第一玻璃层2、第一粘接层3、光伏芯片层4、第二玻璃层5、第二粘接层6和防护加强层7。

第一粘接层3可以是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片、SGP胶片和聚氨酯胶片中的任意一种，优选PVB胶片。PVB胶片具有厚度0.38-2.28mm，透光率90％以上。PVB胶片可以是经隔热纳米掺锑氧化锡或隔热纳米掺锡氧化铟处理的PVB隔热胶片，具有更好的抗击外来撞击性能，能够提高防盗、隔音和防紫外线性能。

光伏芯片层4为太阳能光伏发电组件，选自晶体硅、非晶硅、CdS、CdTe、CuInSe2(CIS)、CuInGaSe2(CIGS)、染料敏化太阳能电池(DSSC)、有机导电高分子等，优选薄膜光伏组件。光伏芯片层4可通过激光划刻或蚀刻方式形成具有一定透光率的半透明层，以调节照射进入的光线强度。

防护加强层7采用聚碳酸酯树脂，厚度2-6mm，透光率90％以上。

第二粘接层6可以是聚氨酯胶片或聚氨酯灌注胶层，厚度为1-2mm。

第一玻璃层2选自平板玻璃、浮法玻璃和钢化玻璃中的至少一种，厚度为3-6mm之间。第二玻璃层5可以是浮法玻璃，厚度为3-6mm之间。

图2示出本发明另一个实施方案的可发电防弹玻璃的结构图，其中在图1的结构上增加了电致调光层8。电致调光层8可设置在防护加强层7的下方，与光伏发电层4电连接。电致调光层8可以选择液晶调光膜或电致变色膜中的至少一种。

常规的电致调光玻璃通常需要为电致调光层设置供电电源装置、光线传感器和控制器，以根据外界光强调节玻璃的透光率，实现光线调节的功能。而本实施方案可以直接利用光伏芯片层4为电致调光层8供电，不再需要单独的供电装置，而且还可以根据光伏芯片层4输出电流的强弱来判断外界光照射强度，由此也可以在无需光线传感器的情况下实现自动调节玻璃的透光率。因此，本实施方案大大简化了自动调光结构，从而能够在可发电防弹玻璃上简便地实现自动调光功能，而无需大幅增加重量，因此既不会明显增加支撑框架的负担，又可以有效改善常规光伏发电玻璃的视觉不舒适性，同时充当内部遮阳的功能。

图3示出本发明又一个实施方案的可发电防弹玻璃的结构图，其中在图2的结构上增加自洁层1和防刮层9。

自洁层1涂布在第一玻璃层2的外表面上，可以采用氟树脂涂层、有机硅树脂涂层、二氧化钛涂层和纳米二氧化硅涂层中的至少一种，厚度为50-500微米。

自洁层1可以利用涂层自身的超亲水性或疏水性，使其表面不能形成水膜，从而不易沾染灰尘，并且自洁层1的表面特性使得小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在其上的污渍能够容易地被水冲走，使玻璃表面具有易清洁的特性。因此，能够保持可发电防弹玻璃表面清洁，使得发电效率、透光性不受影响，而且保持美观。

此外，在可发电防弹玻璃的最内侧表面上还可以设置防刮层9。防刮层9可以是厚度约0.5-1.5mm的防刮透明塑料薄膜，用于保护玻璃内侧表面不受损伤。

本发明的可发电防弹玻璃的制造方法可以包括a)在第二玻璃层5的上表面上形成光伏芯片层4；b)在光伏芯片层4上依次叠加第一粘接层3和第一玻璃层2并层压；和c)在第二玻璃层5的相对于光伏芯片层4的一面上依次施加第二粘接层6和防护加强层7。此外，还可以包括d)在防护加强层的外侧表面上叠加电致调光层8，并将电致调光层8与光伏芯片层4电连接；e)在第一玻璃层2上涂覆自洁层1；或者f)在可发电防弹玻璃的最内侧表面上粘接防刮层9。

具体地，根据本发明的一个实施方案的可发电防弹玻璃的制造方法包括：

1、将厚度3-6mm的第二玻璃层5进行清洗干燥后，在上表面采用共蒸发技术沉积光伏芯片层4，并采用激光法刻划不同的芯片镀层间隔尺寸及排布密度，从而得到不同透光率的芯片玻璃，透光率可从20％-50％，从而可以实现自然采光以及室内外的视觉交流。

2、将第二玻璃层的沉积有光伏芯片层的一面朝上，将第一玻璃层2清洗干燥后，将第二玻璃层5、光伏芯片层4、PVB胶粘接层3及第一玻璃层2从下到上依次叠加合片，放入预热后的辊压机中预压，保持辊压后玻璃表面温度为70℃左右，冷却备用，得到预压复合件。

3、将步骤2制备的预压复合件放入高压釜中，升温升压至120-140℃，1-1.5MPa，保持30-60min，降温至40℃以下，缓慢卸压，打开高压釜得到高压复合件。

4、将聚氨酯胶主料与固化剂以2000转/min搅拌混合均匀，真空脱泡后，在步骤3制备的高压复合件与高透光PC层7之间灌注粘接，冷却固化后得到聚氨酯灌注粘接层6。

5、在步骤4制备的复合件的PC层一侧粘接厚度约1mm的电致调光层8，并将光伏芯片层4与电致调光层8电连通，电致调光层8可选用电致液晶调光组件或电致变色调光组件。

6、在电致调光层8的底部粘接厚度约1mm的防刮塑料薄膜。

7、将氟树脂基材、抗老化剂及固化剂加入混合容器，高速2000转/min搅拌混合均匀后，在步骤6得到的复合件的第一玻璃层2表面通过喷涂等方式涂布氟碳自洁涂层湿膜，然后将上述样品置于鼓风干燥箱中，高温80-100℃烘干1-5min，室温干燥，得到自洁层1。自洁涂层湿膜可以通过喷涂、刮涂或辊涂中的一种制备。

防弹性能测试实施例：

按照国家标准GB9962-1999对本发明的可发电防弹玻璃的防弹性能进行测试，结果如下：

一、测试样品：

图1结构	材料	厚度
			第一玻璃层2	钢化玻璃	6mm
第一粘接层3	PVB胶	1.52mm
			光伏芯片层4	CdTe薄膜光伏电池芯片	1mm
第二玻璃层5	浮法玻璃	3cm
			第二粘接层6	聚氨酯灌注胶	2mm
防护加强层7	高透光聚碳酸酯	6mm

二、测试结果：

64式手枪射击测试，防弹效果为F64-H-J；79式轻型冲锋枪射击测试，防弹效果为F79-M-J。本发明测试样品经上述两种枪弹击中后，均未发生玻璃碎渣飞溅，两种枪弹均未能击穿玻璃。

防弹测试结果表明本发明的可发电防弹玻璃完全满足国标GB9962-1999对于建筑用防弹玻璃的防弹要求。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可发电防弹玻璃，其特征在于，所述可发电防弹玻璃包括：第一玻璃层(2)、第一粘接层(3)、光伏芯片层(4)、第二玻璃层(5)、第二粘接层(6)和防护加强层(7)。

2.如权利要求1所述的可发电防弹玻璃，其特征在于，所述第一粘接层(3)选自聚乙烯醇缩丁醛胶片、SGP胶片和聚氨酯胶片中的任意一种。

3.如权利要求1所述的可发电防弹玻璃，其特征在于，所述防护加强层(7)包括高透光聚碳酸酯层。

4.如权利要求1所述的可发电防弹玻璃，其特征在于，所述第二粘接层(6)选自聚氨酯胶片或聚氨酯灌注胶层。

5.如权利要求1所述的可发电防弹玻璃，其特征在于，还包括电致调光层(8)，所述电致调光层(8)与所述光伏发电层(4)电连接。

6.如权利要求5所述的可发电防弹玻璃，其特征在于，所述电致调光层(8)选自电致液晶调光膜和电致变色膜。

7.如权利要求1所述的可发电防弹玻璃，其特征在于，在所述第一玻璃层(2)的外表面上还设置有自洁层(1)。

8.一种如权利要求1所述的可发电防弹玻璃的制造方法，包括：

a)在第二玻璃层(5)的上表面上形成光伏芯片层；

b)在所述光伏芯片层(4)上依次层叠第一粘接层(3)和第一玻璃层(2)并层压；和

c)在所述第二玻璃层(5)的下表面上依次施加第二粘接层(6)和防护加强层(7)。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤a)包括在所述第二玻璃层(5)的上表面上通过共蒸发技术沉积所述光伏芯片层(4)，并且通过激光划刻或蚀刻来调节所述光伏芯片层(4)上芯片间的间隔尺寸及排布密度以调节透光率。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在所述防护加强层(7)的外侧表面上层叠电致调光层(8)，并将所述电致调光层(8)与所述光伏芯片层(4)电连接。

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