一种低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃及制备方法
技术领域
本发明属于玻璃镀膜技术领域,具体涉及一种低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃及制备方法。
背景技术
光伏建筑是将太阳能光伏组件安装在建筑的外围护结构来提供电力,如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃。用光伏组件来做建筑物的屋顶、外墙和窗户,既可用做建材也可用以发电。光伏组件与建筑的结合不占用额外的地面空间,是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式。光伏建筑一体化作为庞大的建筑市场和潜力巨大的光伏市场的结合点,存在着无限广阔的发展前景。但是光伏建筑既要满足光伏发电的功能,同时还要兼顾建筑的基本功能,如建筑美学、采光、安全性能、绿色环保节能的要求,对光伏组件特别是做为建筑外围的光伏玻璃提出了更多的要求。
现有的光伏玻璃采用透明钢化压花玻璃,一方面,整个组件颜色为单调的黑灰色,无法满足建筑的美学要求;另一方面,光伏组件中的太阳能电池光谱响应波长范围是380-1100nm,现有的光伏玻璃紫外线透射率接近60%,不具备降低紫外线照射功能,而紫外线对发电无贡献,但是对建筑物而言,紫外线会伤害人的皮肤,会引起家具装饰物的老化变色,因此,需要降低紫外线的照射;再一方面,黑体辐射所释放出的波长2500nm-50000nm,红外辐射能被现有光伏玻璃吸收,后因辐射率为0.84非常高,以二次辐射的形式传递到室内的能量很大,不能满足建筑绿色环保节能要求,基于上述原因需要一种能解决上述问题的光伏建筑所用玻璃。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于光伏建筑的低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃及制备方法。本发明的镀膜玻璃具有低的可见光吸收率、钢化性能好、玻璃外观实现了纯正的颜色及合适的采光性能、低的紫外线透过率、优异的节能性能、良好的耐酸碱腐蚀及耐磨性。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,由玻璃基体向外依次包括:第一层氮化硅膜层、第二层氧化硅膜层、第三层氧化钛膜层。
进一步,所述第二层氧化硅膜层的厚度为60-65nm、折射率为1.45-1.52。
进一步,所述第一层氮化硅膜层的折射率为1.95-2.02,第三层氧化钛膜层的折射率为2.35-2.42。
进一步,所述第一层氮化硅膜层的厚度为25-115nm,第三层氧化钛膜层的厚度为30-105nm。
优选的,所述第一层氮化硅膜层的厚度为105-115nm,第三层氧化钛膜层的厚度为100-105nm。
优选的,所述第一层氮化硅膜层的厚度为95-100nm,第三层氧化钛膜层的厚度为80-85nm。
优选的,所述第一层氮化硅膜层的厚度为25-35nm,第三层氧化钛膜层的厚度为30-35nm。
优选的,所述第一层氮化硅膜层的厚度为80-90nm,第三层氧化钛膜层的厚度为40-45nm。
优选的,所述第一层氮化硅膜层的厚度为105-115nm,第三层氧化钛膜层的厚度为45-50nm。
一种低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃的制备方法,包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体上镀第一层氮化硅膜层;
(4)在第一层氮化硅膜层上镀第二层氧化硅膜层;
(5)在第二层氧化硅膜层上镀第三层氧化钛膜层;
(6)预真空过渡制得成品。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果是:本发明镀膜玻璃的膜层之间功能相互协同,充分利用了膜层之间光的干涉原理,在保证实现了玻璃外观纯正颜色及合适的采光性能基础上,最大限度的降低了可见光吸收率,提高了太阳能电池发电效率、降低了紫外线透过率、提高了可钢化性能、提高了生产加工过程中的耐磨性、提高了组件长期室外环境使用所遇到的耐酸碱腐蚀性能、同时增加了节能性能。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例,都应当属于本申请保护的范围。
一种低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,由玻璃基体向外依次包括:
1)第一层氮化硅膜层的厚度为25-115nm、折射率为1.95-2.02;第一层氮化硅膜层具有较高的相容性,提高膜层与玻璃基体的结合力;具有低消光系数,减少膜层对可见光的吸收;具有适中的折射率及高的膜层溅射沉积效率,易于获得纯色干涉颜色所需的底层;属于高温难熔化合物,热稳定性高、抗氧化能力强、具有优良的化学稳定性,提高了可钢化性能;
2)第二层氧化硅膜层的厚度为80-85nm、折射率为1.45-1.52;第二层氧化硅膜层消光系数非常低,接近为0,能够减少膜层对可见光的吸收;具有非常低的折射率,通过与上下层高折射率的膜层干涉,易于获得纯色颜色;
3)第三层氧化钛膜层的厚度为30-105nm、折射率为2.35-2.42;第三层氧化钛膜层采用纳米级的二氧化钛,粒径小,高光活性,既能反射、散射紫外线,同时纳米二氧化钛的电子结构是由价电子带和空轨道形成的传导带构成的,当其受紫外线照射时,比其禁带宽度能量大的光线被吸收,使价带的电子激发至导带,结果使价电子带缺少电子而发生空穴,形成容易移动且活性很强的电子空穴具有很强的吸收紫外线功能,从而有效的降低紫外线透过率,低至5%以下。还具有高的折射率,通过与其它膜层的结合将镀膜玻璃的颜色调节为纯正色调;对中远红外有较高的反射率能降低表面辐射率。另外,第三层采用氧化钛膜层,可提升整个膜层的抗酸碱腐蚀性能,增加机械强度,提高镀膜玻璃的耐磨性能;具有较高的硬度,提高镀膜玻璃的机械强度,改善加工性能。
本实施例采用3层全介质膜层,有别于现有的阳光控制膜含金属层的结构,由于介质膜的消光系数小于0.001,非常低,因此减少整个膜层对可见光的吸收,提高了光伏电池的发电效率。
本实施例采用3层全介质膜层,三种膜都属于高温难熔化合物,热稳定性高、抗氧化能力强、具有优良的化学稳定性,所以膜层钢化性能好,钢前、钢后镀膜玻璃的色差△E≤1CIELAB,因此本实施例的膜层具有优良的可钢化性能,可以采用先镀膜后钢化的方式,可大大降低生产成本,有利于形成批量化工业生产,另外,膜层可钢化有利于适应不同建筑物形状的需要,例如应用于带弧度的屋顶瓦。
本实施例的镀膜玻璃膜层对中远红外线具有较高的反射能力,将表面辐射率从0.84降低为0.5-0.6,有效的提高了节能性能。
本实施例还提供了一种低可见光吸收可钢化阳光控制镀膜玻璃的方法,包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体上镀第一层氮化硅膜层;
(4)在第一层氮化硅膜层上镀第二层氧化硅膜层;
(5)在第二层氧化硅膜层上镀第三层氧化钛膜层;
(6)预真空过渡制得成品。
实施例1
一种可钢化红色阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,为6mm的浮法白玻,由玻璃基体向外依次包括:
第一层氮化硅膜层厚度为105-115nm,折射率为1.95-2.02;
第二层氧化硅膜层厚度为60-65nm,折射率为1.45-1.52;
第三层氧化钛膜层厚度为100-105nm,折射率为2.35-2.42。
本实施例镀膜玻璃的膜层之间功能相互协同,充分利用了膜层之间光的干涉原理,实现了玻璃外观纯正的红色颜色及合适的采光性能。最大限度的降低了可见光吸收率提高了太阳能电池发电效率、降低了紫外线透过率、提高了可钢化性能、提高了生产加工过程中的耐磨性、提高了组件长期室外环境使用所遇到的耐酸碱腐蚀性能、同时增加了节能性能。
本实施例的玻璃室外侧玻璃面反射色反射率20%-25%、a*:35~45、b*:2~5;室内侧膜面反射色反射率22%-25%、a*:39~46、b*:1~4;透过色透过率77.9%-74.9%、a*:-20~-25、b*:1~3。
本实施例的镀膜玻璃的膜层对中远红外线具有较高的反射能力,将表面辐射率从0.84降低为0.5-0.6,有效的提高了节能性能。
优选的,第一层氮化硅膜层厚度为101nm,折射率为1.96,第二层氧化硅膜层厚度为62nm,折射率为1.45,第三层氧化钛膜层厚度为102nm,折射率为2.35。
制备方法包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体上镀厚度为96nm的氮化硅膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氮气600SCCM氛围中溅射沉积,功率为106KW,玻璃走速为1米/分钟;
(4)在氮化硅膜层上镀厚度为62nm的氧化硅膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氧气1200SCCM氛围中溅射沉积,功率为140KW,玻璃走速为1米/分钟;
(5)在氧化硅膜层上镀厚度为102nm的氧化钛膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在纯氩600SCCM氛围中溅射沉积,功率为212KW,玻璃走速为1米/分钟;
(6)预真空过渡;
(7)成品检测。
镀膜完成后此玻璃的室外侧玻璃面反射色反射率22%、a*:38、b*:3;室内侧膜面反射色反射率22.9%、a*:40、b*:1;透过色透过率77%、a*:-22、b*:1.4,颜色为纯正红色;可见光吸收率为0.1%;膜面表面辐射率0.5;紫外线透射率为2%;钢化后无可视的针孔、划伤等缺陷,钢前钢后色差值0.6CIELAB。检测方法采用国家标准GB/T2680建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数测定。其中a*、b*是国际标准照明委员会对颜色进行量化而采取的一种计量方式, a*越正表示颜色越红,越负表示颜色越绿;b*越正表示颜色越黄,越负表示颜色越蓝。
本实施例的整个膜层对可见光的吸收率(可见光的吸收率=100%-可见光膜面反射率-可见光透过率)下降到100%-22.9%-77%=0.1%,提高了光伏电池的发电效率。
实施例2
一种可钢化金色阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,为6mm的浮法白玻,由玻璃基体向外依次包括:
第一层氮化硅膜层厚度为95-100nm,折射率为1.95-2.02;
第二层氧化硅膜层厚度为60-65nm,折射率为1.45-1.52;
第三层氧化钛膜层厚度为80-85nm,折射率为2.35-2.42。
本实施例镀膜玻璃的膜层之间功能相互协同,充分利用了膜层之间光的干涉原理,实现了玻璃外观纯正的金色颜色及合适的采光性能。最大限度的降低了可见光吸收率提高了太阳能电池发电效率、降低了紫外线透过率、提高了可钢化性能、提高了生产加工过程中的耐磨性、提高了组件长期室外环境使用所遇到的耐酸碱腐蚀性能、同时增加了节能性能。
本实施例的玻璃室外侧玻璃面反射色反射率40%-45%、a*:2~5、b*:50~60;室内侧膜面反射色反射率42.8%-45.8%、a*:3~6、b*:55~65;透过色透过率57%-54%、a*:-2~-5、b*:-20~-26。
本实施例的镀膜玻璃的膜层对中远红外线具有较高的反射能力,将表面辐射率从0.84降低为0.5-0.6,有效的提高了节能性能。
优选的,第一层氮化硅膜层厚度为96nm,折射率为1.96,第二层氧化硅膜层厚度为62nm,折射率为1.45,第三层氧化钛膜层厚度为82nm,折射率为3.35。
制备方法包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体上镀厚度为96nm的氮化硅膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氮气600SCCM氛围中溅射沉积,功率为106KW,玻璃走速为1米/分钟;
(4)在氮化硅膜层上镀厚度为62nm的氧化硅膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氧气1200SCCM氛围中溅射沉积,功率为140KW,玻璃走速为1米/分钟;
(5)在氧化硅膜层上镀厚度为82nm的氧化钛膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在纯氩600SCCM氛围中溅射沉积,功率为171KW,玻璃走速为1米/分钟;
(6)预真空过渡;
(7)成品检测。
镀膜完成后此玻璃的室外侧玻璃面反射色反射率41%、a*:3、b*:52;室内侧膜面反射色反射率42.8%、a*:4、b*:59;透过色透过率57%、a*:-4、b*:-24.6,颜色为纯正金色;可见光吸收率为0.2%;膜面表面辐射率0.52;紫外线透射率为2.5%;钢化后无可视的针孔、划伤等缺陷,钢前钢后色差值0.7CIELAB。
本实施例的整个膜层对可见光的吸收率下降到100%-42.8%-57%=0.2%,提高了光伏电池的发电效率。
实施例3
一种可钢化蓝色阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,为6mm的浮法白玻,由玻璃基体向外依次包括:
第一层氮化硅膜层厚度为25-35nm,折射率为1.95-2.02;
第二层氧化硅膜层厚度为60-65nm,折射率为1.45-1.52;
第三层氧化钛膜层厚度为30-35nm,折射率为2.35-2.42。
本实施例镀膜玻璃的膜层之间功能相互协同,充分利用了膜层之间光的干涉原理,实现了玻璃外观纯正的蓝色颜色及合适的采光性能。最大限度的降低了可见光吸收率提高了太阳能电池发电效率、降低了紫外线透过率、提高了可钢化性能、提高了生产加工过程中的耐磨性、提高了组件长期室外环境使用所遇到的耐酸碱腐蚀性能、同时增加了节能性能。
本实施例的玻璃室外侧玻璃面反射色反射率20%-25%、a*:-2~-4、b*:-30~-40;室内侧膜面反射色反射率22%-27%、a*:-1~-2、b*:-35~-45;透过色透过率77.5%-72.5%、a*:0~-1、b*:20~26。
本实施例的镀膜玻璃的膜层对中远红外线具有较高的反射能力,将表面辐射率从0.84降低为0.5-0.6,有效的提高了节能性能。
优选的,第一层氮化硅膜层厚度为32nm,折射率为1.96,第二层氧化硅膜层厚度为62nm,折射率为1.45,第三层氧化钛膜层厚度为33nm,折射率为2.35。
制备方法包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体上镀厚度为32nm的氮化硅膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氮气600SCCM氛围中溅射沉积,功率为35KW,玻璃走速为1米/分钟;
(4)在氮化硅膜层上镀厚度为62nm的氧化硅膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氧气1200SCCM氛围中溅射沉积,功率为140KW,玻璃走速为1米/分钟;
(5)在氧化硅膜层上镀厚度为33nm的氧化钛膜层,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在纯氩600SCCM氛围中溅射沉积,功率为69KW,玻璃走速为1米/分钟;
(6)预真空过渡;
(7)成品检测。
镀膜完成后此玻璃的室外侧玻璃面反射色反射率23%、a*:-2、b*:-31;室内侧膜面反射色反射率23%、a*:-0.5、b*:-36;透过色透过率76.5%、a*:-0.8、b*:25,颜色为纯正蓝色;可见光吸收率为0.5%;膜面表面辐射率0.6;紫外线透射率为4.5%;钢化后无可视的针孔、划伤等缺陷,钢前钢后色差值0.9CIELAB。
本实施例的整个膜层对可见光的吸收率下降到100%-22%-77.5%=0.5%,提高了光伏电池的发电效率。
实施例4
一种可钢化绿色阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,为6mm的浮法白玻,由玻璃基体向外依次包括:
第一层氮化硅膜层厚度为80-90nm,折射率为1.95-2.02;
第二层氧化硅膜层厚度为60-65nm,折射率为1.45-1.52;
第三层氧化钛膜层厚度为40-45nm,折射率为2.35-2.42。
本实施例镀膜玻璃的膜层之间功能相互协同,充分利用了膜层之间光的干涉原理,实现了玻璃外观纯正的绿色颜色及合适的采光性能。最大限度的降低了可见光吸收率提高了太阳能电池发电效率、降低了紫外线透过率、提高了可钢化性能、提高了生产加工过程中的耐磨性、提高了组件长期室外环境使用所遇到的耐酸碱腐蚀性能、同时增加了节能性能。
本实施例的玻璃室外侧玻璃面反射色反射率50%-55%、a*:-10~-13、b*:0~-3;室内侧膜面反射色反射率52%-57%、a*:-10~-12、b*:-4~-5;透过色透过率47.7%-42.7%、a*:8~10、b*:4~6。
本实施例的镀膜玻璃的膜层对中远红外线具有较高的反射能力,将表面辐射率从0.84降低为0.5-0.6,有效的提高了节能性能。
优选的,第一层氮化硅膜层厚度为85nm,折射率为1.96,第二层氧化硅膜层厚度为62nm,折射率为1.45,第三层氧化钛膜层厚度为45nm,折射率为2.35。
制备方法包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体1上镀厚度为85nm的氮化硅膜层2,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氮气600SCCM氛围中溅射沉积,功率为94KW,玻璃走速为1米/分钟;
(4)在氮化硅膜层2上镀厚度为62nm的氧化硅膜层3,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氧气1200SCCM氛围中溅射沉积,功率为140KW,玻璃走速为1米/分钟;
(5)在氧化硅膜层3上镀厚度为45nm的氧化钛膜层4,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在纯氩600SCCM氛围中溅射沉积,功率为94KW,玻璃走速为1米/分钟;
(6)预真空过渡;
(7)成品检测。
镀膜完成后此玻璃的室外侧玻璃面反射色反射率50%、a*:-10.5、b*:-1;室内侧膜面反射色反射率52%、a*:-10、b*:-5.5;透过色透过率47.7%、a*:8.5、b*:5,颜色为纯正绿色;可见光吸收率为0.3%;膜面表面辐射率0.58;紫外线透射率为3.5%;钢化后无可视的针孔、划伤等缺陷,钢前钢后色差值0.9CIELAB。
本实施例的整个膜层对可见光的吸收率下降到100%-52%-47.7%=0.3%,提高了光伏电池的发电效率。
实施例5
一种可钢化银白色阳光控制镀膜玻璃,包括玻璃基体,为6mm的浮法白玻,由玻璃基体向外依次包括:
第一层氮化硅膜层厚度为105-115nm,折射率为1.95-2.02;
第二层氧化硅膜层厚度为60-65nm,折射率为1.45-1.52;
第三层氧化钛膜层厚度为40-45nm,折射率为2.35-2.42。
本实施例镀膜玻璃的膜层之间功能相互协同,充分利用了膜层之间光的干涉原理,实现了玻璃外观纯正的银白色颜色及合适的采光性能。最大限度的降低了可见光吸收率提高了太阳能电池发电效率、降低了紫外线透过率、提高了可钢化性能、提高了生产加工过程中的耐磨性、提高了组件长期室外环境使用所遇到的耐酸碱腐蚀性能、同时增加了节能性能。
本实施例的玻璃室外侧玻璃面反射色反射率47%-50%、a*:0~-3、b*:0~3;室内侧膜面反射色反射率49%-51%、a*:0~-2、b*:0~4;透过色透过率50.7%-48.7%、a*:0~1、b*:0~-2。
本实施例的镀膜玻璃的膜层对中远红外线具有较高的反射能力,将表面辐射率从0.84降低为0.5-0.6,有效的提高了节能性能。
优选的,第一层氮化硅膜层厚度为109nm,折射率为1.96,第二层氧化硅膜层厚度为62nm,折射率为1.45,第三层氧化钛膜层厚度为48nm,折射率为2.35。
制备方法包括以下步骤:
(1)对玻璃基体进行清洗、干燥;
(2)预真空过渡;
(3)在玻璃基体1上镀厚度为109nm的氮化硅膜层2,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氮气600SCCM氛围中溅射沉积,功率为121KW,玻璃走速为1米/分钟;
(4)在氮化硅膜层2上镀厚度为62nm的氧化硅膜层3,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在氩气600SCCM氧气1200SCCM氛围中溅射沉积,功率为140KW,玻璃走速为1米/分钟;
(5)在氧化硅膜层3上镀厚度为48nm的氧化钛膜层4,镀该膜层时,采用中频电源加旋转阴极在纯氩600SCCM氛围中溅射沉积,功率为100KW,玻璃走速为1米/分钟;
(6)预真空过渡;
(7)成品检测。
镀膜完成后此玻璃的室外侧玻璃面反射色反射率47.2%、a*:-2、b*:1;室内侧膜面反射色反射率49.8%、a*:-1、b*:3.5;透过色透过率49.9%、a*:0.5、b*:-0.8,颜色为纯正银白;可见光吸收率为0.3%;膜面表面辐射率0.57;紫外线透射率为3%;钢化后无可视的针孔、划伤等缺陷,钢前钢后色差值0.8CIELAB。
本实施例的整个膜层对可见光的吸收率下降到100%-49%-50.7%=0.3%,提高了光伏电池的发电效率。
以上各实施例中各个膜层的厚度是经过多次实验反复验证得出,这样的厚度设置既能够达到应有的效果,又能够节省膜层材料,降低成本。
以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种,应当指出,本发明不限于上述实施例;对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。