CN114242799A - 一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其结构从内向外依次为紫外电池功能层/玻璃基板/减反射膜层。与现有产品相比，本发明具有以下优点和效果：采用化学溶液法制备p型氧化锌膜层与n型氧化锌膜层，以此在玻璃基板内表面形成紫外电池功能层，这样，通过紫外电池功能层吸收紫外光，并可利用紫外光发电，提高太阳光谱的利用率；同时通过控制p型与n型氧化锌膜层材料折射率和膜层厚度，并同玻璃基板外表面的减反膜层相结合，使反射光产生干涉的波长不同，从而获得既可以保护太阳能电池不受紫外线的伤害，又能与环境、建筑完美融合的彩色光伏盖板玻璃。

Description

一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体是指一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃。
背景技术
随着能源危机及环境污染的日益加剧，如何提高可再生能源比例，调整能源结构成为社会发展的主流。太阳能作为目前储量最大且利用最广泛的清洁能源，近年来受到广泛的关注并得到快速发展。
太阳能发电技术被认为是清洁且可再生的发电技术。太阳能电池是固态电气设备，其通过光伏效应将太阳能直接转换成电能。目前在太阳能光伏技术中，最关键的核心部件是光电器件中的晶硅太阳能电池片（或薄膜太阳能电池板）；其次关键的核心部件是光伏盖板玻璃；后者覆盖于电池片（或电池板）上，可保证高的太阳光透过率，经过钢化处理的盖板玻璃还具有更强的抗风压和承受昼夜温差变化大的能力。因此光伏盖板玻璃的性能是影响太阳能电池组件效率和寿命的重要因素。
众所周知，常规太阳能电池主要利用可见光和红外波段光的能量，紫外线对电池组件是有害的，这是因为紫外线具有较短的波长和较高的能量，由于目前封装用的胶膜多为高分子材料，所以紫外线对胶膜具有很强的破坏性，严重影响太阳能电池组件的使用寿命；同时紫外光穿透玻璃被电池片（或电池板）吸收转化为热能，使组件工作温度过高，从而降低了组件实际发电量。另外，太阳能系统建筑一体化技术（简称“BIPV”），因身兼建筑材料和光伏性能而被广泛地应用于窗户玻璃、玻璃幕墙或采光顶等各种建筑上。但传统光伏电池只有单一的颜色，难以满足建筑作为环境和城市景观，对外观色彩的特殊要求。
基于此，开发出一种既可以保护太阳能电池不受紫外线的伤害，又能与环境、建筑完美融合的彩色光伏盖板玻璃，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术中的不足，提供了一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：玻璃基板的外层设有减反射膜层、内层设有紫外电池功能层；
所述的紫外电池功能层，其结构自玻璃基板内表面向外依次为透明电极层/n型氧化锌膜层/p型氧化锌膜层/金属栅电极层。
在上述技术方案的基础上，有以下进一步的技术方案：
制备所述透明电极层的材料，包括但不限制于透明导电氧化物、氧化物/金属/氧化物叠层、银纳米线。
制备所述n型氧化锌膜层材料，包括但不限制于未掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌；
所述的n型氧化锌膜层采用以下方法制备：采用化学溶液法，具体包括以乙酸锌作为前躯体，硝酸铝或硝酸镓或硝酸铟或硼酸三甲酯作为掺杂物，乙醇或乙二醇甲醚作为溶剂，配制成胶体溶液后，利用提拉、旋涂、喷涂等方法沉积到已镀有透明电极层的玻璃基板上，然后在空气中热解，最后在氧气或空气或依次在空气/还原气氛中退火晶化，得到所述的n型氧化锌膜层。
所述的p型氧化锌膜层材料包括但不限制于锑掺杂氧化锌、氮掺杂氧化锌；
所述的p型氧化锌膜层采用以下方法制备：采用化学溶液法，具体包括以乙酸锌作为前躯体，三氯化锑或乙酸铵作为掺杂物，乙醇或乙二醇甲醚作为溶剂，配制成胶体溶液后，利用提拉、旋涂、喷涂等方法沉积到n型氧化锌膜层上，然后在空气中热解，最后在氧气或依次在氧气/真空或空气/氧气中退火晶化，得到所述的p型氧化锌膜层。
制备所述的减反膜层材料，包括但不限制于氧化硅、氮氧化硅、氟化镁。
所述的玻璃基板为超白玻璃。
本发明提供的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，与现有产品相比，其具有以下优点和效果：本发明采用化学溶液法制备p型氧化锌膜层与n型氧化锌膜层，并以此在玻璃基板内表面形成紫外电池功能层，这样，一方面，通过紫外电池功能层吸收紫外光，并可利用紫外光发电，提高太阳光谱的利用率，且有效降低紫外线的伤害，提升太阳能电池稳定性及使用寿命；另一方面，通过控制p型与n型氧化锌膜层材料折射率和膜层厚度，并同玻璃基板外表面的减反膜层相结合，使反射光产生干涉的波长不同，从而获得多种色彩反射的光伏盖板玻璃。此外，玻璃基板外表面的减反膜层可以显著提高盖板玻璃的透光率，从而弥补紫外电池功能层对可见光和红外波段光透光率造成的损失。因此，采用本发明提供的光伏盖板玻璃，可实现太阳能电池具有长使用寿命及与环境、建筑外观匹配的多种颜色的目的。
以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其它方面和优点。
附图说明
结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其它特征和优点，其中：
图1为本发明提供的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃的结构示意图；
图2为本发明提供的紫外电池功能层的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的锑掺杂氧化锌膜层表面形貌的扫描电镜照片；
图4为本发明实施例1提供的增加紫外电池功能层前后，光伏盖板玻璃透过率的对比图；
图5为本发明实施例4提供的增加紫外电池功能层前后，光伏盖板玻璃透过率的对比图。
具体实施方式
参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。
现参考附图详细说明本发明实施例提供的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃。
如图1所示，本发明提供的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其结构从内向外依次为紫外电池功能层、玻璃基板和减反射膜层。
其中，所述玻璃基板为超白玻璃，所述减反膜层材料包括但不限制于氧化硅、氮氧化硅、氟化镁。
其中，所述紫外电池功能层结构自玻璃基板内表面向外依次为透明电极层/n型氧化锌膜层/p型氧化锌膜层/金属栅电极层，如图2所示。
优选的，所述透明电极层材料包括但不限制于透明导电氧化物、氧化物/金属/氧化物叠层、银纳米线。
优选的，所述n型氧化锌膜层材料包括但不限制于未掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌。
进一步的，采用化学溶液法制备所述的n型氧化锌膜层，具体包括以乙酸锌作为前躯体，硝酸铝或硝酸镓或硝酸铟或硼酸三甲酯作为掺杂物，乙醇或乙二醇甲醚作为溶剂，配制成胶体溶液后，利用提拉、旋涂、喷涂等方法沉积到已镀有透明电极层的玻璃基板上，然后在空气中热解，最后在氧气或空气或依次在空气/还原气氛中退火晶化，得到所述的n型氧化锌膜层。
优选的，所述p型氧化锌膜层材料包括但不限制于锑掺杂氧化锌、氮掺杂氧化锌。
进一步的，采用化学溶液法制备所述的p型氧化锌膜层，具体包括以乙酸锌作为前躯体，三氯化锑或乙酸铵作为掺杂物，乙醇或乙二醇甲醚作为溶剂，配制成胶体溶液后，利用提拉、旋涂、喷涂等方法沉积到n型氧化锌膜层上，然后在空气中热解，最后在氧气或依次在氧气/真空或空气/氧气中退火晶化，得到所述的p型氧化锌膜层。
本发明实施例提供的光伏盖板玻璃，可以克服现有产品中的不足，实现太阳能电池具有长使用寿命及与环境、建筑外观匹配的多种颜色的目的。
以下详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
实施例1
本实施例中，玻璃基板采用超白玻璃，玻璃基板外层镀制减反膜层材料为氧化硅；玻璃基板内层镀制的透明电极层材料为氧化铟锡；
在透明电极层表面镀制n型氧化锌膜层（未掺杂氧化锌），具体工艺参数为：以乙酸锌作为前躯体，乙二醇甲醚作为溶剂，乙酸锌与乙二醇甲醚的比例为1:1，配制成胶体溶液，采用旋涂法沉积到已镀有氧化铟锡膜层上，然后在300℃空气中热解，最后在550℃氧气中退火晶化；
在n型氧化锌膜层表面镀制p型氧化锌膜层（锑掺杂氧化锌），具体工艺参数为：以乙酸锌作为前躯体，三氯化锑作为掺杂物，乙二醇甲醚作为溶剂，乙酸锌与乙二醇甲醚的比例为1:1，按Sb/Zn比例为4:1000配制成胶体溶液，采用旋涂法沉积到未掺杂氧化锌膜层上，然后在300℃空气中热解，最后依次在550℃氧气/真空中退火晶化，得到锑掺杂氧化锌膜层，如图3所示。
从图4中可以看出，本实施例增加紫外电池功能层后，320-380nm波长范围的紫外光被有效吸收，从而实现了光伏电池提高太阳光谱的利用率，且降低紫外线伤害的目的。
实施例2~3
除了膜层厚度之外，实施例2~3的制备工艺参数与实施例1基本相同，实施例1~3中未掺杂氧化锌、锑掺杂氧化锌和氧化硅膜层的折射率、膜层厚度及彩色盖板玻璃在CIE-D65发光体下的1931 CIE(x,y)色彩坐标列于表1中。
表1
Figure 681973DEST_PATH_IMAGE002
从表1中反射光色彩坐标可以得知，实施例1~3依次得到的是绿色、紫色、棕灰色反射的光伏盖板玻璃。
实施例4
本实施例中，玻璃基板采用超白玻璃，减反膜层材料为氧化硅；透明电极层材料为氧化铟锡；n型氧化锌膜层材料为铝掺杂氧化锌，具体工艺参数为：以乙酸锌作为前躯体，硝酸铝作为掺杂物，乙二醇甲醚作为溶剂，乙酸锌与乙二醇甲醚的比例为1:1，按Al/Zn比例为5:1000配制成胶体溶液，采用旋涂法沉积到已镀有氧化铟锡膜层的超白玻璃上，然后在300℃空气中热解，最后在600℃空气中退火晶化；p型氧化锌膜层材料为氮掺杂氧化锌，具体工艺参数为：以乙酸锌作为前躯体，乙酸铵作为掺杂物，乙二醇甲醚作为溶剂，乙酸锌与乙二醇甲醚的比例为1:1，按N/Zn比例为3:1配制成胶体溶液，采用旋涂法沉积到铝掺杂氧化锌膜层上，然后在300℃空气中热解，最后依次在550℃空气/氧气中退火晶化。
从图5中可以看出，本实施例增加紫外电池功能层后，320-380nm波长范围的紫外光被有效吸收，从而实现了光伏电池提高太阳光谱的利用率，且降低紫外线伤害的目的。
实施例5~6
除了膜层厚度之外，实施例5~6的制备工艺参数与实施例4基本相同，实施例4~6中铝掺杂氧化锌、氮掺杂氧化锌和氧化硅膜层的折射率、膜层厚度及彩色盖板玻璃在CIE-D65发光体下的1931 CIE(x,y)色彩坐标列于表2中。
表2
Figure 35331DEST_PATH_IMAGE004
从表2中反射光色彩坐标可以得知，实施例4~6依次得到的是粉紫色、黄绿色、灰绿色反射的光伏盖板玻璃。

Claims (6)

1.一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，包括玻璃基板，其特征在于：玻璃基板的外层设有减反射膜层、内层设有紫外电池功能层；
所述的紫外电池功能层，其结构自玻璃基板内表面向外依次为透明电极层、n型氧化锌膜层、p型氧化锌膜层及金属栅电极层。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其特征在于：制备所述透明电极层的材料，包括但不限于透明导电氧化物、氧化物、金属、氧化物叠层、银纳米线。
3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其特征在于：制备所述n型氧化锌膜层材料，包括但不限于未掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、硼掺杂氧化锌；
所述的n型氧化锌膜层采用以下方法制备：采用化学溶液法，具体包括以乙酸锌作为前躯体，硝酸铝或硝酸镓或硝酸铟或硼酸三甲酯作为掺杂物，乙醇或乙二醇甲醚作为溶剂，配制成胶体溶液后，利用提拉、旋涂、喷涂等方法沉积到已镀有透明电极层的玻璃基板上，然后在空气中热解，最后在氧气或空气或依次在空气、还原气氛中退火晶化，得到所述的n型氧化锌膜层。
4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其特征在于：p型氧化锌膜层材料包括但不限制于锑掺杂氧化锌、氮掺杂氧化锌；
所述的p型氧化锌膜层采用以下方法制备：采用化学溶液法，具体包括以乙酸锌作为前躯体，三氯化锑或乙酸铵作为掺杂物，乙醇或乙二醇甲醚作为溶剂，配制成胶体溶液后，利用提拉、旋涂、喷涂等方法沉积到n型氧化锌膜层上，然后在空气中热解，最后在氧气或依次在氧气/真空或空气/氧气中退火晶化，得到所述的p型氧化锌膜层。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其特征在于：制备所述的减反膜层材料，包括但不限制于氧化硅、氮氧化硅、氟化镁。
6.根据权利要求5所述的一种用于太阳能电池的彩色盖板玻璃，其特征在于：所述的玻璃基板为超白玻璃。
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