CN113149458B - 一种彩色光伏组件盖板玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种彩色光伏组件盖板玻璃，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次层叠有致密减反膜、多孔减反膜与介质层；所述致密减反膜为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；致密减反膜在550nm波长时的折射率为1.45～1.8；所述多孔减反膜为多孔硅氧化物，多孔减反膜在550nm波长时的折射率为1.45～1.55；所述介质层在550nm波长时的折射率为1.85～2.5；该盖板玻璃能够确保所制备的彩色光伏组件具有外观色彩能够自由选择和变换的优点，且对光电转化率影响极小、抗紫外老化，适于大规模在光伏建筑一体化市场中应用。

Description

一种彩色光伏组件盖板玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能光伏电池技术领域，具体是一种彩色光伏组件盖板玻璃及其制备方法。
背景技术
光伏建筑一体化是光伏发电应用领域最重要的市场之一，而光伏组件一般由电池片（包括硅片、CIGS或CdTe薄膜）、透明EVA或POE胶膜和光伏玻璃板经层压封装而成，整体显示为黑色，色彩单一，不能满足建筑物审美要求，对于建筑物，建筑师希望能够选择业主喜爱的颜色和式样来彰显建筑个性，满足业主的审美要求，因此，作为光伏发电的光伏建筑一体化（BIPV）的核心构件，光伏组件不仅仅需要有更高的性能表现，而且需要满足人们对外观颜色的要求。
为了满足建筑物对外墙面颜色的需要，目前已有一些技术方案公开用于制作彩色光伏组件，例如《一种彩色光伏组件及其制备方法》（公开号CN108242473B）的专利文件，其将通常使用的受光面封装胶膜层EVA或POE更换成彩色热塑性高分子聚合物胶膜，根据建筑师的建筑设计，在热塑性高分子聚合物中加入需要颜色的颜料，从而实现彩色光伏组件颜色的变换和调整，但由此制备的彩色胶膜，其厚度通常在50微米以上，有的甚至在1000微米以上，当入射光穿过该彩色胶膜时，光损失较高，对组件光电转化率影响很大；另一方面，热塑性高分子聚合物中添加的颜料大都是有机颜料，如丙烯酸粉末涂料或聚酯粉末涂料，这些有机涂料长时间在紫外光照下，会发生褪色现象，日积月累，慢慢地影响建筑物美观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种彩色光伏组件盖板玻璃及其制备方法，该盖板玻璃能够确保所制备的彩色光伏组件具有外观色彩能够自由选择和变换的优点，且对光电转化率影响极小、抗紫外老化，适于大规模在光伏建筑一体化市场中应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种彩色光伏组件盖板玻璃及其制备方法，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次层叠有致密减反膜、多孔减反膜与介质层；
所述致密减反膜为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；致密减反膜在550nm波长时的折射率为1.45～1.8；
所述多孔减反膜为多孔硅氧化物，多孔减反膜在550nm波长时的折射率为1.45～1.55；
所述介质层在550nm波长时的折射率为1.85～2.5。
进一步的，所述致密减反膜的厚度为80～180nm。
进一步的，所述多孔减反膜的厚度为300～600nm。
进一步的，所述介质层的厚度为50～380nm。
进一步的，所述介质层为SiN、TiO2、SnO2、ZnO或ZrO2。
进一步的，所述玻璃基底采用超白浮法玻璃或超白压延玻璃。
本发明还提供一种彩色光伏组件盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用溶胶-凝胶法，利用辊涂工艺在玻璃基底顶面制备减反膜，减反膜为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；
S2、将涂敷有所述减反膜的玻璃基底送入固化炉，进行成型、老化、脱水、干燥和致密化，得到致密减反膜；
S3、采用溶胶-凝胶法，利用辊涂工艺在致密减反膜顶面制备多孔减反膜，多孔减反膜为多孔硅氧化物；
S4、将制备了多孔减反膜的玻璃基底送入固化炉，进行成型、老化、脱水和干燥；
S5、将步骤S4处理后的玻璃基底送入钢化炉进行钢化处理；
S6、采用磁控溅射工艺在多孔减反膜顶面溅射沉积介质层，介质层在550nm波长时的折射率为1.85～2.5，得到彩色光伏组件盖板玻璃。
本发明的有益效果是，采用致密减反膜和多孔减反膜组合构成叠层减反膜，极大地提高了光透过率，多孔减反膜作为介质膜沉积的载体，介质膜均匀地覆盖在多孔减反膜表面上，形貌结构保持不变，当入射光从空气进入由高折射率材料/低折射率材料构成的介质膜/多孔减反膜/致密减反膜后，发生多次折射和反射，进入玻璃基底，最终穿过玻璃，在此过程中，由于覆盖在多孔减反膜上的介质膜的折射率远高于由氧化硅为主体构成的致密减反膜和多孔减反膜，部分特定波长的光被反射回来，呈现特定颜色，具体颜色取决于介质膜厚度；致密减反膜一方面增加了光透过率，另一方面作为外层多孔减反膜的中间过渡层，极大增强了多孔减反膜的机械稳定性，多孔减反膜一方面进一步提高光透过率，同时为高折射率介质膜提供一个凹凸不平的载体，当光入射到由高折射率介质膜/多孔低折射率减反膜组成的凹凸不平界面时，出现干涉现象，然而产生特定波长的颜色；由于进入本盖板玻璃的光强远大于特定颜色的反射光，肉眼不能清晰感受到鲜艳的特定颜色，当上述盖板玻璃覆盖在黑体材料时，肉眼才能明显感受到特定颜色，因此当黑色材料为太阳能电池片，如晶硅太阳能电池片，CIGS薄膜太阳能或CdTe薄膜太阳能时，上述盖板玻璃呈现出特定颜色，当上述盖板玻璃应用于上述太阳能电池片构成的组件时，从而生产出呈现各种颜色的彩色光伏组件。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明涂敷在超白玻璃上的致密减反膜和多孔减反膜的表面形貌结构SEM图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种彩色光伏组件盖板玻璃，包括玻璃基底1，玻璃基底1顶面由下至上依次层叠有致密减反膜2、多孔减反膜3与介质层4。
玻璃基底1采用超白浮法玻璃或超白压延玻璃，玻璃基底1的厚度为1.5～6.0 mm。
致密减反膜2为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；致密减反膜在550nm波长时的折射率为1.45～1.8；致密减反膜的厚度为80～180nm。
所述多孔减反膜3为多孔硅氧化物，多孔减反膜在550nm波长时的折射率为1.45～1.55；多孔减反膜的厚度为300～600nm。
介质层在550nm波长时的折射率为1.85～2.5，介质层的厚度为50～380nm，
所述介质层为SiN、TiO2、SnO2、ZnO或ZrO2。
作为优选的，，玻璃基底1的厚度为1.8～3.2mm，多孔减反膜3的厚度为380～480nm，介质层4的厚度为50～380nm，本盖板玻璃的颜色取决于介质层4的厚度，厚度和颜色的具体对应关系见表1所示。
介质层厚度/nm 颜色 光透过率%
30-50 灰色 92-93
90-120 淡黄-金黄色 89-90
150-180 淡蓝-紫蓝色 87-88
330-360 绿色 85-86
表1 当介质层材料为SiN时，介质层厚度、对应颜色和光透过率之间的对应关系
由图2可以看出, 覆盖在致密减反膜上的多孔低折射率减反膜呈现出凹凸不平的形貌结构，为高折射率介质膜提供一个凹凸不平的载体。
本发明还提供一种彩色光伏组件盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
S1、采用3.2mm厚度的超白压延玻璃作为玻璃基底1，对玻璃基底1经过清洗机清洗和去离子水漂洗后，最后经清洁压缩空气吹干；
采用溶胶-凝胶法，利用辊涂工艺在玻璃基底顶面制备减反膜，减反膜为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；
S2、将涂敷有所述减反膜的玻璃基底送入固化炉，进行成型、老化、脱水、干燥和致密化，得到致密减反膜２；
S3、采用溶胶-凝胶法，利用辊涂工艺在致密减反膜顶面制备多孔减反膜３，多孔减反膜为多孔硅氧化物；
S4、将制备了多孔减反膜的玻璃基底送入固化炉，进行成型、老化、脱水和干燥；
S5、将步骤S4处理后的玻璃基底送入钢化炉，在620～640℃之间的钢化温度下进行钢化处理；
S6、用磁控反应溅射工艺在上述多孔减反膜3表面沉积SiN薄膜，SiN薄膜即为介质层4，溅射时工作气压为3mtorr，溅射功率密度为2～6W/cm2，工作气体氩气与氮气之间的气体流量比为Ar/N2=3/4，介质层4厚度为160nm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种彩色光伏组件盖板玻璃，其特征在于，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次层叠有致密减反膜、多孔减反膜与介质层；所述致密减反膜为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；致密减反膜在550nm波长时的折射率为1 .45～1 .8；所述多孔减反膜为多孔硅氧化物，多孔减反膜在550nm波长时的折射率为1 .45～1 .55；所述介质层在550nm波长时的折射率为1.85～2.5；
所述介质层的厚度为50～380nm；
所述介质层为SiN、TiO2、SnO2、ZnO或ZrO2。
2.根据权利要求1所述的一种彩色光伏组件盖板玻璃，其特征在于，所述致密减反膜的厚度为80～180nm。
3.根据权利要求1所述的一种彩色光伏组件盖板玻璃，其特征在于，所述多孔减反膜的厚度为300～600nm。
4.根据权利要求1所述的一种彩色光伏组件盖板玻璃，其特征在于，所述玻璃基底采用超白浮法玻璃或超白压延玻璃。
5.一种彩色光伏组件盖板玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用溶胶-凝胶法，利用辊涂工艺在玻璃基底顶面制备减反膜，减反膜为致密硅氧化物或者为致密混合氧化物，致密混合氧化物为任意比例的SiO2与TiO2或者任意比例的SiO2与ZrO2；
S2、将涂敷有所述减反膜的玻璃基底送入固化炉，进行成型、老化、脱水、干燥和致密化，得到致密减反膜；
S3、采用溶胶-凝胶法，利用辊涂工艺在致密减反膜顶面制备多孔减反膜，多孔减反膜为多孔硅氧化物；
S4、将制备了多孔减反膜的玻璃基底送入固化炉，进行成型、老化、脱水和干燥；
S5、将步骤S4处理后的玻璃基底送入钢化炉进行钢化处理；
S6、采用磁控溅射工艺在多孔减反膜顶面溅射沉积介质层，介质层在550nm波长时的折射率为1 .85～2.5，得到权利要求1所述的彩色光伏组件盖板玻璃。
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