CN115259689A - 一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃及中空玻璃，所述三银镀膜玻璃由下至上依次包括：玻璃衬底、第一介质层、种子层、第一银层、银保护层、第二介质层、种子层、第二银层、银保护层、第三介质层、种子层、第三银层、银保护层、第四介质层、顶层保护层；所述种子层、第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层均为氧化物膜层；相对于采用氮化物材料的介质层，可大大降低膜层内部的应力，提高银层的晶体质量，从而降低了膜层中的寄生光吸收，使得可见光透射率提高，同时遮阳系数降低，节能性能提高，并且面电阻大大降低，达到或超过了北美节能玻璃的性能，颜色也更加中性，也可应用于汽车加热前挡玻璃，或阳光控制汽车玻璃窗。

Description

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃

技术领域

本发明属于玻璃技术领域，具体涉及一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，可应用于建筑节能和汽车节能领域。

背景技术

低辐射玻璃是利用薄膜沉积技术在玻璃衬底镀上多层功能性薄膜，来对来自于太阳辐射或其它热源的热辐射进行调制，从而达到节能的目的。这种玻璃已被大量用于门窗屋顶等建筑节能领域。在目前我国提倡节能降耗等国策的时候开发低辐射玻璃极具现实意义。但是如何提高低辐射玻璃的性能，提高节能效率，同时满足人们对生活环境舒适等要求仍然是一个很大的挑战。

低辐射玻璃的功能层材料一般是由电介质和金属如银金铜等贵金属构成的多层光学薄膜结构，通常把含有一，二，三层银层的结构分别称为单银，双银，三银低辐射玻璃。在这些膜系中，介质层均采用SiAlN_x或SiN_x材料，此种介质层的应力较高，对Ag层的晶体质量不利，会导致膜层结构中存在寄生光吸收，使得玻璃的透过率较低，颜色难以调控。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其为中性色玻璃，在具备高透射率的情况下，同时具有较低的遮阳系数和极低的面电阻，节能性能大大提高。

本发明还提供了一种中空玻璃，该中空玻璃中使用了本发明所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其具备高透、高效节能、低辐射的功能，能够在建筑节能及汽车节能领域进行应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，所述三银镀膜玻璃由下至上依次包括：玻璃衬底、第一介质层、种子层、第一银层、银保护层、第二介质层、种子层、第二银层、银保护层、第三介质层、种子层、第三银层、银保护层、第四介质层、顶层保护层；所述种子层、第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层均为氧化物膜层。

所述玻璃衬底的厚度为2-19mm。

所述种子层的材料为金属掺杂ZnO；所述金属掺杂ZnO为Al掺杂ZnO、Sn掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO、In掺杂ZnO中的任意一种或多种。

所述银保护层的材料为NiCr、NiCrO、Ti、TiO_x、ZnAl、ZnAlO_y、ZnHf、ZnHfO_y、Nb、NbO_z中的任意一种或多种，其中，0﹤x<2、0﹤y<1、0﹤z<2.5。

所述第一介质层为ZnSnO层。

所述第二介质层、第三介质层的组成相同，均由下至上依次包括金属掺杂ZnO层、ZnSnO层，即下层的金属掺杂ZnO层与银保护层相接触，ZnSnO层与种子层相接触。

所述第四介质层由下至上依次包括金属掺杂ZnO层、ZnSnO层，即金属掺杂ZnO层与保护层相接触，ZnSnO层与顶层保护层相接触。

所述顶层保护层的材料为SiAlZrO、SiAlZrN、SiAlN中的任意一种或多种。

所述ZnSnO层、金属掺杂ZnO层的厚度分别为10-100nm、2-20nm；所述金属掺杂ZnO层的材料为Al掺杂ZnO、Sn掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO、In掺杂ZnO中的任意一种或多种。

所述种子层的厚度为2-20nm；所述银保护层的厚度为1-5nm。

所述第一银层、第二银层、第三银层的厚度均为5-30nm。

所述顶层保护层的厚度为2-20nm。

所述高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃,玻璃厚度为6mm时，在可见光透射率大于75％的情况下，面电阻可低至0.6Ω/□或0.7Ω/□。

本发明还提供了一种中空玻璃，所述中空玻璃包括本发明所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃、白玻，所述高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃和白玻之间存在气体间隔层，所述气体间隔层中的气体为空气或惰性气体中的任意一种或多种；所述气体间隔层的厚度可根据需要进行调节；所述高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃的膜面朝向气体间隔层。

所述中空玻璃的可见光透射率≥70％，光热比可达国标2.16或国标2.17，光热比可达北美标准2.38或北美标准2.41。

本发明提供的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，在玻璃衬底之上设置第一介质层，第一介质层具体为ZnSnO层，其是薄膜光学调制的一部分，同时可防止玻璃衬底里的Na例子进入到膜层中；并在每层银层的上方设置银保护层可保护银层在后续镀层的过程中被氧化或破坏；在每个银层下方设置种子层，种子层具体为金属掺杂ZnO层，这样的种子层的晶格常数和银的晶格常数比较匹配，可在其上生长出高质量的银层，同时在每个银保护层的上方也设置同样的含金属掺杂ZnO层的第二介质层、第三介质层、第四介质层，这样介质层中的金属掺杂ZnO层可以与银保护层下方的银层的晶格匹配，保护银层的质量，减少光吸收带来的透射率下降；第二介质层、第三介质层、第三介质层均由金属掺杂ZnO层+ZnSnO层组成，其厚度比较大,相当一个光学谐振腔，起到总体增加可见光透射率的作用；最上层设置的顶层保护层使用超硬材料如SiAlZrO、SiAlZrN、SiAlN中的任意一种或多种，可增强表层的机械和化学稳定性，保护钢化热处理后银层不被破坏及下面各层在加工和运输过程中不被破坏。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃结构中，种子层、第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层均为氧化物膜层，相对于采用SiAlN_x或SiN_x材料的介质层，可大大降低膜层内部的应力，提高了银层的晶体质量，从而降低了膜层结构中的寄生光吸收，使得可见光透射率得以提高，同时遮阳系数降低，节能性能得以提高，并且面电阻大大降低，达到或超过了北美节能玻璃的性能，颜色也更加中性，具有灰色的透射颜色及灰色、蓝灰或蓝色的外反颜色；

2.本发明在顶层使用超硬材料如SiAlZrO、SiAlZrN、SiAlN中的任意一种或多种作为顶层保护层，其可增强表层的机械和化学稳定性，保护钢化热处理后银层不被破坏及下面各层在加工和运输过程中不被破坏；

3.本发明提供的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，可见光的透射率，反射率以及它们的颜色可以根据薄膜干涉理论的光学设计进行改变，但是总体原则是高的反射率需要更厚的银层来实现，其中底层介质的厚度越厚玻面的反射率也越大。由于银层在可见光区域吸收比较小，膜层中也无其它的吸收材料，反射率高的样品透射率就会减少，满足能量守恒原理。但是近红外光谱的反射受到银层中自由电子的影响比较大，银层厚的样品近红外反射大，因而近红外的光透射减少，可以促进热工性能，节能性能比较好；本发明提供的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃的热工更好，达到甚至超过国外玻璃公司的同类产品；

4.本发明也提供了超高透三银结构的镀膜玻璃产品，除了具有高效节能低辐射特性以外，其透射率≥70％；面电阻可以降低到0.6Ω/□，可以用作电加热前挡汽车玻璃使用，或阳光控制汽车玻璃窗。

附图说明

图1为本发明中的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃的结构示意图；

图2为第二介质层的结构示意图；

图3为第四介质层的结构示意图；

其中，1-玻璃衬底、2-第一介质层、3-种子层、4-第一银层、5-银保护层、6-第二介质层、7-种子层、8-第二银层、9-银保护层、10-第三介质层、11-种子层、12-第三银层、13-银保护层、14-第四介质层、15-顶层保护层、6-1-金属掺杂ZnO层、6-2-ZnSnO层。

具体实施方式

本发明提供的一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃由下至上依次包括：玻璃衬底、第一介质层、种子层、第一银层、银保护层、第二介质层、种子层、第二银层、银保护层、第三介质层、种子层、第三银层、银保护层、第四介质层、顶层保护层；所述种子层、第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层均为氧化物膜层。

所述玻璃衬底的厚度为2-19mm。

所述种子层的材料为金属掺杂ZnO；所述种子层的厚度为2-20nm。

所述金属掺杂ZnO为Al掺杂ZnO、Sn掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO、In掺杂ZnO中的任意一种或多种。

所述银保护层的材料为NiCr、NiCrO、Ti、TiO_x、ZnAl、ZnAlO_y、ZnHf、ZnHfO_y、Nb、NbO_z中的任意一种或多种，其中，0﹤x<2、0﹤y<1、0﹤z<2.5；所述银保护层的厚度为1-5nm。

所述第一介质层为ZnSnO层。

所述第二介质层、第三介质层的组成相同，均由下至上依次包括金属掺杂ZnO层、ZnSnO层，即下层的金属掺杂ZnO层与银保护层相接触，ZnSnO层与种子层相接触。

所述第四介质层由下至上依次包括金属掺杂ZnO层、ZnSnO层，即金属掺杂ZnO层与保护层相接触，ZnSnO层与顶层保护层相接触。

所述ZnSnO层、金属掺杂ZnO层的厚度分别为10-100nm、2-20nm；所述金属掺杂ZnO层的材料为Al掺杂ZnO、Sn掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO、In掺杂ZnO中的任意一种或多种。

所述顶层保护层的材料为SiAlZrO、SiAlZrN、SiAlN中的任意一种或多种。

所述第一银层、第二银层、第三银层的厚度均为5-30nm。

所述顶层保护层的厚度为2-20nm。

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，由下至上依次包括：6mm厚的白色玻璃、31nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、10.6nm厚的第一银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、65nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、14.4nm厚的第二银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、68nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、15.6nm厚的第三银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、30nm厚的ZnSnO层、11nm厚的SiAlZrO层。各膜层均采用磁控溅射的方法形成。

实施例2

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，由下至上依次包括：6mm厚的白色玻璃、31nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、13.8nm厚的第一银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、72nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、15.4nm厚的第二银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、65nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、17.6nm厚的第三银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、27nm厚的ZnSnO层、11nm厚的SiAlZrO层。各膜层均采用磁控溅射的方法形成。

实施例3

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，由下至上依次包括：6mm厚的白色玻璃、45nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、17.5nm厚的第一银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、71nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、17.3nm厚的第二银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、65nm厚的ZnSnO层、8nm厚的ZnAlO层、19.1nm厚的第三银层、1.5nm厚的NiCrO层、8nm厚的ZnAlO层、25nm厚的ZnSnO层、11nm厚的SiAlZrO层。各膜层均采用磁控溅射的方法形成。

实施例4

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，由下至上依次包括：6mm厚的白色玻璃衬底、33nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、10.0nm厚的第一银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、55.5nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、12nm厚的第二银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、55.5nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、14nm厚的第三银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、25.3nm厚的ZnSnO层、10nm厚的SiAlZrO层。各膜层均采用磁控溅射的方法形成。

实施例5

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，由下至上依次包括：6mm厚的白色玻璃衬底、24.2nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、14.8nm厚的第一银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、63.3nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、16nm厚的第二银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、63.3nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、18nm厚的第三银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、27.4nm厚的ZnSnO层、10nm厚的SiAlZrO层。各膜层均采用磁控溅射的方法形成。

实施例6

一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，由下至上依次包括：6mm厚的白色玻璃衬底、30nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、14.8nm厚的第一银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、70.1nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、15.8nm厚的第二银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、70.1nm厚的ZnSnO层、6nm厚的ZnAlO层、18.1nm厚的第三银层、1.5nm厚的ZnAl层、6nm厚的ZnAlO层、30nm厚的ZnSnO层、10.7nm厚的SiAlZrO层。各膜层均采用磁控溅射的方法形成。

上述各实施例中的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃的单片颜色对比如表1所示。

表1单片三银镀膜玻璃的颜色

从表1中可以看出，本发明在6mm白玻上制备的三银低辐射膜，玻面的颜色可从中性到蓝色变化，透射色合理，可见光透射率在69.4％-81.8％之间，面电阻的变化范围在0.6Ω/□和1.0Ω/□之间。其中实施例5和实施例6中，可见光透射率和面电阻分别是76.5％、76％和0.7Ω/□、0.6Ω/□。和目前世界上玻璃公司相比，在如此高的可见光透射率的情况下，所得到的这些面电阻是最低值，而且满足汽车前挡玻璃透射率大于70％的国际要求，所以可以作为汽车加热前挡玻璃使用，或阳光控制汽车玻璃窗。

上述各实施例中的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃制成的中空玻璃的性能如表2所示。中空玻璃的结构是：6mm三银低辐射白玻(第二面镀膜)/12mm空气间隔/6mm白玻。

低辐射玻璃的性能可用太阳热增益系数(或遮阳系数)和太阳能光热比(可见光透射率与太阳热增益系数的比值)来描述。太阳能热增益系数越小越好，说明太阳能透射率比较低。为了满足窗户采光的要求，可见光的透射率越高越好，光热比就描述了这个要求，即光热比越高越好，即通过玻璃窗太阳辐射能量越小，太阳可见光透射率越高，玻璃窗的热工性能越好。而实际上，追求高的可见光透射率和低的太阳热增益系数本身是一对矛盾，如何选择和优化材料体系使得二者同时得到改善是本发明的重要内容。从上述表2中可以看出，实例3的太阳热增益系数为0.268(北美标准)、光热比为2.38，其太阳热增益系数和国际知名品牌PPG的三银产品

的太阳热增益系数基本相同，但光热比稍优于

PPG的三银产品

的太阳热增益系数为0.27、光热比为2.37。实施例6中的可见光透射率比较大，光热比达到2.41，也大于

可见实施例3和实施例6中的三银镀膜玻璃均达到或超越了国际同行同类产品。而且本发明中也开发出了具有不同可见光反射率的产品，可满足不同的地区和用户需求。

从颜色上来说，反射率低的三银镀膜玻璃的透光率高，透过色更灰及偏色更蓝，整体颜色更清透好看；反射率高三银镀膜玻璃的透光低，透过色稍微绿一些；本发明各实施例中的三银镀膜玻璃的颜色更加中性，从国际数据库中对比，本发明的三银镀膜玻璃的颜色比PPG的

颜色更好。和国内同行的三银镀膜玻璃类似产品比较，本发明的三银镀膜玻璃产品，无论颜色和性能都由于国内产品。

上述参照实施例对高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃及中空玻璃进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述三银镀膜玻璃由下至上依次包括：玻璃衬底、第一介质层、种子层、第一银层、银保护层、第二介质层、种子层、第二银层、银保护层、第三介质层、种子层、第三银层、银保护层、第四介质层、顶层保护层；所述种子层、第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层均为氧化物膜层。

2.根据权利要求1所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述种子层的材料为金属掺杂ZnO；所述银保护层的材料为NiCr、NiCrO、Ti、TiO_x、ZnAl、ZnAlO_y、ZnHf、ZnHfO_y、Nb、NbO_z中的任意一种或多种，其中，0﹤x<2、0﹤y<1、0﹤z<2.5。

3.根据权利要求1所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述第一介质层为ZnSnO层。

4.根据权利要求1所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述第二介质层、第三介质层的组成相同，均由下至上依次包括金属掺杂ZnO层、ZnSnO层。

5.根据权利要求1所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述第四介质层由下至上依次包括金属掺杂ZnO层、ZnSnO层。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述顶层保护层的材料为SiAlZrO、SiAlZrN、SiAlN中的任意一种或多种。

7.根据权利要求3-5任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述ZnSnO层、金属掺杂ZnO层的厚度分别为10-100nm、2-20nm；所述金属掺杂ZnO层的材料为Al掺杂ZnO、Sn掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO、In掺杂ZnO中的任意一种或多种。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述种子层的厚度为2-20nm；所述银保护层的厚度为1-5nm。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述第一银层、第二银层、第三银层的厚度均为5-30nm。

10.根据权利要求1-5任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述顶层保护层的厚度为2-20nm。

11.根据权利要求1-5任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，其特征在于，所述高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃，玻璃厚度为6mm时，可见光透射率大于75％的情况下，面电阻低至0.6Ω/□或0.7Ω/□。

12.一种中空玻璃，其特征在于，所述中空玻璃包括权利要求1-11任意一项所述的高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃和白玻，所述高透高效节能低辐射三银镀膜玻璃和白玻之间存在气体间隔层，所述气体间隔层中的气体为空气或惰性气体中的任意一种或多种。

13.根据权利要求12所述的中空玻璃，其特征在于，所述中空玻璃的可见光透射率可达70％～74％，光热比可达国标2.16或国标2.17，光热比可达北美标准2.38或北美标准2.41。

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