CN115706179A - 盖板玻璃及中空玻璃组件 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种盖板玻璃以及一种中空玻璃组件，所述盖板玻璃包括：第一玻璃基板，包括第一表面，所述第一表面上覆盖有用于综合调制光谱的复合功能膜层；第二玻璃基板，与所述第一玻璃基板相对设置且位于所述第一玻璃基板上邻近所述第一表面的一侧；以及电池层，设置在所述第二玻璃基板与所述第一玻璃基板之间。本发明公开的盖板玻璃通过设置复合功能膜层，能够对可见光、红外光进行调控以选择透过特定波长范围的光谱，降低了电池层的总体吸热能量及电池层背部的辐射热量，进一步提升了盖板玻璃的安全性和节能性。

Description

盖板玻璃及中空玻璃组件

技术领域

本发明涉及光伏建筑材料领域，特别涉及一种盖板玻璃及一种中空玻璃组件。

背景技术

目前，BIPV(Building Integrated Photovoltaic，光伏建筑一体化)产品电池为提升发电效率，在太阳能光谱波长范围300-2500纳米范围，均具有非常高的吸收效率，然而吸收的光谱能量，只有很少一部分转化成电能。其中，晶硅电池光电转换效率范围为20％-24％，薄膜电池光电转换效率范围仅为15％-19％。因此，BIPV产品所吸收的光谱能量中有高达70-80％的光谱能量转换成热能。与此同时，叠加电池片汇流条的电阻发热，使得BIPV产品容易出现火灾及发电效率大幅度下降等情况。现有BIPV产品中盖板玻璃的技术缺点在于不能对特定波长范围的光谱进行选择性调控，使得光伏电池在炎热夏季电池温度升高时发电效率急剧降低甚至是不发电，甚至出现温度过高而发生火灾的等情况。

因此，如何得到一种能够合理调控光谱能量、降低发热效应、安全节能的盖板玻璃是我们亟需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术的至少部分缺陷和不足，提供一种盖板玻璃及一种中空玻璃组件，可实现合理调控光谱能量、降低发热效应，且具有安全节能的特点。

具体地，一方面，本发明实施例公开的一种盖板玻璃，包括：第一玻璃基板；第二玻璃基板，与所述第一玻璃基板相对设置；以及电池层，设置在所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板之间。其中，所述第一玻璃基板上邻近所述第二玻璃基板的第一表面设置有复合功能膜层，所述复合功能膜层在所述第一表面上依次形成有第一透明介质层、第一上金属层、第一功能膜层、第一下金属层、第二透明介质层、第二上金属层、第二功能膜层、第二下金属层以及第三透明介质层；所述第一功能膜层和所述第二功能膜层分别包含银或金属合金；所述第一透明介质层、所述第二透明介质层和所述第三透明介质层分别包含非金属的氮化物或金属氧化物；以及所述第一上金属层、所述第一下金属层、所述第二上金属层和所述第二下金属层分别包含金属、金属合金或金属合金氧化物。

通过在第一玻璃基板上设置具有红外光反射功能层的复合功能膜层，能够对可见光、红外光进行综合调控以选择透过特定波长范围的光谱，使得大部分电池发电响应光谱即可见光和部分红外光透过，并反射不发电的部分红外线，通过调控窗口根据电池响应光谱范围调整而调整，使得盖板玻璃在实现好的颜色外观的同时，极大程度地降低了电池层的总体吸热能量，减少了电池层背部的辐射热量以降低发热效应，从而进一步提升了盖板玻璃的安全性和节能性。

另一方面，本发明实施例公开的一种盖板玻璃，包括：第一玻璃基板，包括第一表面，所述第一表面上覆盖有用于综合调制光谱的复合功能膜层；第二玻璃基板，与所述第一玻璃基板相对设置且位于所述第一玻璃基板上邻近所述第一表面的一侧；以及电池层，设置在所述第二玻璃基板与所述第一玻璃基板之间。

在本发明的一个实施例中，所述复合功能膜层包括：依次设置在所述第一表面上的第一透明介质层、第一上金属层、第一功能膜层、第一下金属层、第二透明介质层、第二上金属层、第二功能膜层、第二下金属层以及第三透明介质层。

在本发明的一个实施例中，所述第一功能膜层和所述第二功能膜层分别包含银或金的金属合金，所述第一功能膜层和所述第二功能膜层的厚度分别不大于30纳米。

在本发明的一个实施例中，所述第一透明介质层、所述第二透明介质层和所述第三透明介质层为单介质层或复合介质层；其中所述单介质层为包含非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物中的一种的单层结构，所述复合介质层为包含非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物中的多种的多层结构。

在本发明的一个实施例中，所述第一透明介质层、所述第二透明介质层和所述第三透明介质层的厚度分别为85～200纳米。

在本发明的一个实施例中，所述第一上金属层、所述第一下金属层、所述第二上金属层和所述第二下金属层分别包含金属、金属合金或金属合金氧化物；其中，所述第一上金属层、所述第一下金属层、所述第二上金属层和所述第二下金属层的厚度分别不大于20纳米。

在本发明的一个实施例中，所述电池层为薄膜电池玻璃或者晶硅电池片，且所述电池层通过贴合胶片贴合在所述第一玻璃基板和第二玻璃基板之间；其中所述贴合胶片为聚乙烯醇缩丁醛薄膜胶片或乙烯-醋酸乙烯共聚物胶片。

在本发明的一个实施例中，所述第一玻璃基板，还包括与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面设置有减反射膜层；其中，所述减反射膜层包含非金属的氮化物或金属氧化物。

再一方面，本发明实施例公开的一种中空玻璃组件，包括：如前述的盖板玻璃；第三玻璃基板，与所述盖板玻璃的所述第二玻璃基板相对设置；以及间隔条，设置在所述盖板玻璃和所述第三玻璃基板之间。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

通过在第一玻璃基板上设置具有红外光反射功能层的复合功能膜层，能够对可见光、红外光进行综合调控以选择透过特定波长范围的光谱，使得大部分电池发电响应光谱即可见光和部分红外光透过，并反射不发电的部分红外线，通过调控窗口根据电池响应光谱范围调整而调整，使得盖板玻璃在实现好的颜色外观的同时，极大程度地降低了电池层的总体吸热能量，减少了电池层背部的辐射热量以降低发热效应，从而进一步提升了盖板玻璃的安全性和节能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种盖板玻璃的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种中空玻璃组件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1所示，本发明一个实施例公开的一种盖板玻璃10，例如包括：第一玻璃基板110、复合功能膜层120，电池层140和第二玻璃基板130。其中，第二玻璃基板130与第一玻璃基板110相对设置，电池层140设置在第一玻璃基板110和第二玻璃基板130之间。第一玻璃基板110上邻近第二玻璃基板130的第一表面设置有复合功能膜层120。

其中，第一玻璃基板110和第二玻璃基板130分别例如为有色玻璃、超白玻璃或者其他玻璃，第一玻璃基板110和第二玻璃基板130的厚度分别为6mm，当然本发明实施例并不限制第一玻璃基板110和第二玻璃基板130的厚度，具体厚度可依据实际需要进行设计。

进一步地，提到的复合功能膜层120用于综合调制光谱。复合功能膜层120在第一玻璃基板110的第一表面上依次形成有第一透明介质层121、第一上金属层122、第一功能膜层123、第一下金属层124、第二透明介质层125、第二上金属层126、第二功能膜层127、第二下金属层128以及第三透明介质层129。

具体地，第一功能膜层123和第二功能膜层127例如分别包含银(Ag)或金(Au)的金属合金，第一功能膜层123和第二功能膜层127的厚度例如分别不大于30纳米(nm)。其中，第一功能膜层123和第二功能膜层127均为红外光反射层。第一功能膜层123和第二功能膜层127作为红外光反射层能够反射电池层响应发电的光谱范围以外的红外线热，极大程度地降低了电池层的总体吸热能量，减少了电池层背部的辐射热量以降低发热效应。

具体地，第一透明介质层121、第二透明介质层125和第三透明介质层129例如为单介质层或复合介质层。提到的单介质层为包含非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物中的一种的单层结构，提到的复合介质层为包含非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物中的多种的多层结构。其中，非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物，例如为氮化硅(Si₃N₄)、锌锡氧化物(ZnSnO_x)、锌铝氧化物(AZO)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)或氧化铌(Nb₂O₅)等。第一透明介质层121、第二透明介质层125和第三透明介质层129的厚度例如分别为85～200nm，且分别用于调制可见光谱。

其中，第一透明介质层121、第二透明介质层125和第三透明介质层129中例如部分或全部为上述氮化硅、锌锡氧化物或锌铝氧化物等构成单层结构的单介质层，也可以氮化硅和氧化硅组成多层结构的复合介质层，例如为“Si₃N₄/SiO₂”、“Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄”、“SiO₂/Si₃N₄/SiO₂”等高低折射率搭配的复合介质层。通过采用高低折射率搭配的复合介质层，使得入射光谱带宽得以调整，从而使得透明介质层具有更高的透过率。

具体地，第一上金属层122、第一下金属层124、第二上金属层126和第二下金属层128例如分别包含金属、金属合金或金属合金氧化物，例如镍铬合金(NiCr)或镍铬氧化物(NiCrO_x)等。第一上金属层122、第一下金属层124、第二上金属层126和第二下金属层128的厚度例如分别不大于20nm。

值得一提的是，复合功能膜层120的具体层结构例如还可以为在第一玻璃基板的第一表面上依次形成有第一透明介质层、第一上金属层、第一功能膜层、第一下金属层、第二透明介质层。

进一步地，电池层140例如通过贴合胶片贴合在第一玻璃基板110和第二玻璃基板130之间，且包括：电池片，以及贴合在电池片相对两侧的第一贴合胶片和第二贴合胶片。其中，提到的电池片例如为薄膜电池或者晶硅电池片，提到的第一贴合胶片和提到的第二贴合胶片分别为聚乙烯醇缩丁醛薄膜胶片(Polyvinyl Butyral，PVB)或乙烯-醋酸乙烯共聚物胶片(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)。当然本发明并不限制胶片的种类，具体可依据实际需要进行设计。

值得一提的是，不同种类的电池利用太阳能进行发电的光谱范围不尽相同，盖板玻璃的膜层厚度根据电池响应光谱范围调整而调整。

在本发明的其他实施例中，第一玻璃基板110例如还包括：与第一表面相对的第二表面，提到的第二表面例如设置有减反射膜层。其中，提到的减反射膜层例如包含非金属的氮化物或金属氧化物，例如氮化硅。在第一玻璃基板110的第二表面可选择性地设置减反射层，设置减反射层可减少第一玻璃基板的光反射，以增加其透光率。

如图2所示，在本发明的另一实施例还提供一种中空玻璃组件1，例如包括前述的盖板玻璃10、间隔条30以及与盖板玻璃相对设置的第三玻璃基板20。其中，间隔条30设置在盖板玻璃10和第三玻璃基板20之间，其例如铝间隔条或其它材料的间隔条。间隔条30例如呈矩形条状，间隔条30的相对两长侧边分别沿盖板玻璃10和第三玻璃基板20的边缘线贴合，并通过添加封胶使间隔条30的相对两长侧边与盖板玻璃10和第三玻璃基板20的边缘紧密连接，从而使盖板玻璃10与第三玻璃基板20之间通过间隔条30隔开形成中空结构。

综上所述，本发明公开的一种盖板玻璃，通过在玻璃基板上设置具有红外光反射功能层的复合功能膜层，能够对可见光、红外光进行综合调控以选择透过特定波长范围的光谱，使得大部分电池发电响应光谱即可见光和部分红外光透过，并反射不发电的部分红外线，通过调控窗口根据电池响应光谱范围调整而调整，使得盖板玻璃在实现好的颜色外观的同时，极大程度地降低了电池层的总体吸热能量，减少了电池层背部的辐射热量以降低发热效应，从而进一步提升了盖板玻璃的安全性和节能性。

此外，本发明的另一实施例还提供一种盖板玻璃的制备方法以制备上述盖板玻璃10。首先提供第一玻璃基板110和第二玻璃基板130。通常第一玻璃基板110和第二玻璃基板130需要清洗干净、干燥，然后将第一玻璃基板110传至真空室镀膜区域。接着，通过磁控溅射镀膜的方式依次在第一玻璃基板110上沉积第一透明介质层121、第一上金属层122、第一功能膜层123、第一下金属层124、第二透明介质层125、第二上金属层126、第二功能膜层127、第二下金属层128以及第三透明介质层129。各层均是在真空室温下进行磁控溅射镀膜沉积形成的，但在沉积完各层后需对形成有各层的第一玻璃基板110进行后处理。其中，后处理的方式例如包括对形成有各层的第一玻璃基板110进行钢化处理，其中钢化处理的温度为650～700℃，时间约1～10分钟；或者包括对形成有各层的第一玻璃基板110进行退火处理，其中，退火的温度为400～650℃，退火时间为20分钟至2小时。

随后，在电池片的相对两侧分别贴附胶片得到电池层140，将电池层140贴附在经过后处理的形成有各层的第一玻璃基板110的覆膜面，并利用第二玻璃基板130将电池层140夹于第一玻璃基板110和第二玻璃基板130之间，形成三明治型的夹层盖板玻璃结构。

下面通过一个具体实施例详细说明盖板玻璃10的制备过程。

具体实施例

一种盖板玻璃上的复合功能膜层，其膜层结构由第一玻璃基板向第二玻璃基板的方向依次是：

方案一：Si₃N₄(38nm)/SiO₂(25nm)/NiCr(0.8nm)/Ag(6.5nm)/NiCr(0.8nm)/Si₃N₄(136nm)/NiCr(0.8nm)/Ag(8.6nm)/NiCr(0.8nm)/Si₃N₄(27.5nm)/SiO₂(42nm)。

制备这种盖板玻璃的方法的步骤依次包括：

(1)第一玻璃基板清洗干净并吹干，置于真空溅射区；

(2)在第一玻璃基板上采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，频率例如为2000～40000Hz，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；

(3)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积SiO₂层，所用靶材为Si旋转靶，电源为中频电源，频率例如为2000～40000Hz，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(4)在SiO₂层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(5)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积Ag层，所用靶材为Ag平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(6)在Ag层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(7)在NiCr层上采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；

(8)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(9)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积Ag层，所用靶材为Ag平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(10)在Ag层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(11)在NiCr层上采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；以及

(12)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积SiO₂层，所用靶材为Si旋转靶，电源为中频电源，频率例如为2000～40000Hz，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积。

方案二：Si₃N₄(30nm)/SiO₂(36nm)/NiCr(0.8nm)/Ag(5nm)/NiCr(0.8nm)/Si₃N₄(50nm)/SiO₂(52nm)。

制备这种盖板玻璃的方法的步骤依次包括：

(1)第一玻璃基板清洗干净并吹干，置于真空溅射区；

(2)在第一玻璃基板上采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，频率例如为2000～40000Hz，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；

(3)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积SiO₂层，所用靶材为Si旋转靶，电源为中频电源，频率例如为2000～40000Hz，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积；

(4)在SiO₂层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(5)在NiCr层上面采用磁控溅射的方式沉积Ag层，所用靶材为Ag平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(6)在Ag层上面采用磁控溅射的方式沉积NiCr层，所用靶材为金属NiCr平面靶，电源为直流加脉冲电源，功率为1～10KW，工艺气体为纯氩气，在室温下沉积；

(7)在NiCr层上采用磁控溅射的方式沉积Si₃N₄层，所用靶材为SiAl旋转靶，电源为中频电源，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氮气的混合气体，在室温下沉积；以及

(8)在Si₃N₄层上面采用磁控溅射的方式沉积SiO₂层，所用靶材为Si旋转靶，电源为中频电源，频率例如为2000～40000Hz，功率为10～100KW，工艺气体为氩气和氧气的混合气体，在室温下沉积。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种盖板玻璃，其特征在于，包括：

第一玻璃基板；

第二玻璃基板，与所述第一玻璃基板相对设置；以及

电池层，设置在所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板之间；

其中，所述第一玻璃基板上邻近所述第二玻璃基板的第一表面设置有复合功能膜层，所述复合功能膜层在所述第一表面上依次形成有第一透明介质层、第一上金属层、第一功能膜层、第一下金属层、第二透明介质层、第二上金属层、第二功能膜层、第二下金属层以及第三透明介质层；所述第一功能膜层和所述第二功能膜层分别包含银或金属合金；所述第一透明介质层、所述第二透明介质层和所述第三透明介质层分别包含非金属的氮化物或金属氧化物；以及所述第一上金属层、所述第一下金属层、所述第二上金属层和所述第二下金属层分别包含金属、金属合金或金属合金氧化物。

2.一种盖板玻璃，其特征在于，包括：

第一玻璃基板，包括第一表面，所述第一表面上覆盖有用于综合调制光谱的复合功能膜层；

第二玻璃基板，与所述第一玻璃基板相对设置且位于所述第一玻璃基板上邻近所述第一表面的一侧；以及

电池层，设置在所述第二玻璃基板与所述第一玻璃基板之间。

3.根据权利要求2所述的盖板玻璃，其特征在于，所述复合功能膜层包括：依次设置在所述第一表面上的第一透明介质层、第一上金属层、第一功能膜层、第一下金属层、第二透明介质层、第二上金属层、第二功能膜层、第二下金属层以及第三透明介质层。

4.根据权利要求3所述的盖板玻璃，其特征在于，所述第一功能膜层和所述第二功能膜层分别包含银或金的金属合金，所述第一功能膜层和所述第二功能膜层的厚度分别不大于30纳米。

5.根据权利要求3所述的盖板玻璃，其特征在于，所述第一透明介质层、所述第二透明介质层和所述第三透明介质层为单介质层或复合介质层；

其中，所述单介质层为包含非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物中的一种的单层结构，所述复合介质层为包含非金属的氮化物、非金属的氧化物或金属氧化物中的多种的多层结构。

6.根据权利要求5所述的盖板玻璃，其特征在于，所述第一透明介质层、所述第二透明介质层和所述第三透明介质层的厚度分别为85～200纳米。

7.根据权利要求3所述的盖板玻璃，其特征在于，所述第一上金属层、所述第一下金属层、所述第二上金属层和所述第二下金属层分别包含金属、金属合金或金属合金氧化物；其中，所述第一上金属层、所述第一下金属层、所述第二上金属层和所述第二下金属层的厚度分别不大于20纳米。

8.根据权利要求2所述的盖板玻璃，其特征在于，所述电池层为薄膜电池玻璃或者晶硅电池片，且所述电池层通过贴合胶片贴合在所述第一玻璃基板和第二玻璃基板之间；其中所述贴合胶片为聚乙烯醇缩丁醛薄膜胶片或乙烯-醋酸乙烯共聚物胶片。

9.根据权利要求2所述的盖板玻璃，其特征在于，所述第一玻璃基板，还包括与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面设置有减反射膜层；其中，所述减反射膜层包含非金属的氮化物或金属氧化物。

10.一种中空玻璃组件，其特征在于，包括：

如权利要求1-9所述的盖板玻璃；

第三玻璃基板，与所述盖板玻璃的所述第二玻璃基板相对设置；以及

间隔条，设置在所述盖板玻璃和所述第三玻璃基板之间。

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