CN116332527A - 一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，包括玻璃基底，其特征在于在玻璃基底上从下到上依次设有粗糙漫射层、第一高折射率介质层、第二低折射率介质层、第三高折射率介质层和第四低折射率介质层；所述粗糙漫射层为玻璃本体结构层，粗糙漫射层的轮廓平均偏差的均方根值Rq为1.1~10μm；第一高折射率介质层、第三高折射率介质层为ZrOXNY薄膜，其折射率范围为2.0~2.2；所述第二低折射率介质层、第四低折射率介质层为ZrOXNY薄膜，其折射率范围为1.7~1.8；本发明优点：一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的可见光总透过率大于82%；当光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射时，沿垂直入射方向以0°~70°之间的角度观测，反射结构色的△L*≤2%，△a*≤1%，△b*≤1%。
Description
技术领域
本发明属于玻璃技术领域，涉及结构着色玻璃领域，具体涉及一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃。
背景技术
光伏建筑一体化是将太阳能光伏发电阵列安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，一般的建筑物外围护表面采用涂料、装饰瓷砖或幕墙玻璃，主要目的是保护和装饰建筑物，如果用光伏组件替代部分建材，将建筑、生态和科技融为一体，则满足建筑功能的需要又实现低碳环保的应用。但是目前光伏组件由于颜色单一，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。
结构着色玻璃兼具良好的透过率和色彩，且颜色可调环保，永不褪色，因此被越来越多的应用于薄膜太阳能电池、硅基太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等组件的封装玻璃。
专利公开号为CN104736338B公开了一种适于太阳能系统的具有彩色反射和高日光透射率的层压玻璃窗，其所述玻璃窗单元包括光漫射的粗糙外表面，内部的干涉滤层具有沉积在玻璃或聚合物基板上的绿色反射，干涉滤层通过3、5或7个子层设计并由高、低折射率材料组成，其色彩饱和度在近法线反射角度时高于8，在反射角θr＜60°，反射的主色MD的主波长的变化小于15nm，该方法中干涉滤层5层、7层的设计过于复杂，即使有3个子层的设计，但色彩饱和度较低，实施例中具有最好绿色的色彩饱和度的a值为-20.0，b值为8.02；无法满足对色彩的更高需求，另外采用在玻璃窗单元设置粗糙外表面的方法，无法解决当反射角大于60°所带来的反射主色的变化。
专利公开号为CN103144381A公开一种绿色低辐射节能玻璃，该玻璃为在优质浮法基片上，依次镀有第一层打底介质层、第二层阻挡层、第三层介质层、第四层功能层Ag层，第五、六保护层，该绿色玻璃能降低镀膜成本，增加成品率，且透过色接近中性，但制备过程繁琐，且包含贵金属的功能Ag层，成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的存在的问题，提供一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃；该玻璃具有色彩鲜艳、颜色均匀，可见光波长范围内透过率高，且人眼在不同角度下观测颜色变化小的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，包括玻璃基底，其特征在于在玻璃基底上从下到上依次设有粗糙漫射层、第一高折射率介质层、第二低折射率介质层、第三高折射率介质层和第四低折射率介质层；所述粗糙漫射层为玻璃本体结构层，粗糙漫射层的轮廓平均偏差的均方根值Rq为1.1~10μm；第一高折射率介质层、第三高折射率介质层为ZrOXNY薄膜，其折射率范围为2.0~2.2；所述第二低折射率介质层、第四低折射率介质层为ZrOXNY薄膜，其折射率范围为1.7~1.8。
进一步，所述所述第一高折射率介质层、第三高折射率介质层中ZrOXNY薄膜的X/Y值为1.0~1.3。
进一步，所述第二低折射率介质层、第四低折射率介质层中ZrOXNY薄膜的X/Y值为0.1~0.5。
进一步，所述粗糙漫射层厚度为60~150μm，第一高折射率介质层厚度为100~200nm，第二低折射率介质层厚度为80~140nm，第三高折射率介质层厚度为120~180nm，第四高折射率介质层厚度为30~90nm。
进一步，所述玻璃基底为超白压延玻璃、超白浮法玻璃、高铝玻璃中的一种，玻璃厚度为1.1mm~3.2mm。
进一步，一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的可见光总透过率大于82%。
本发明通过在玻璃本体上形成粗糙漫射层可有效增加玻璃表面的漫反射效果，提高玻璃本体透过率，同时结合高、低折射率介质层形成的整体保形结构（即不改变粗糙漫射层表面微结构），在反射主色保持基本不变的前提下进一步提高了人眼的观测角度范围但；同种氮氧化锆材料的高、低折射率的搭配可有效扩展颜色的色域，增加色彩的饱和度以及延长使用寿命，同时减少制备所需要材料的种类及工艺流程从而降低生产成本。
本发明的有益效果为：将一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃放置在无反射物体上，光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射，其可见光总反射率大于10%，反射结构色的色坐标L*值为63.1~75.5，a*值为-46.2~-56.1，b*值为41.5~52.1，当光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射时，沿垂直入射方向以0°~70°之间的角度观测，反射结构色的△L*≤2%，△a*≤1%，△b*≤1%。
附图说明
图1为一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的结构示意图；
图2为实施例1制得的实际样品的表面形貌图；
图3为实施例1制得的实际样品图；
图4为实施例1制得的实际样品的色坐标图；
图5是实施例1制得的实际样品0°和70°角度观测的透过率曲线图；
图6是实施例1制得的实际样品0°和70°角度观测的反射率曲线图。
实施方式
结合图1，对本发明作进一步地说明：
实施例1
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，包括厚度为1.1mm的超白浮法玻璃基底1，玻璃基底上表面由内向外依次设置有粗糙漫射层2、第一高折射率介质层3、第二低折射率介质层4、第三高折射率介质层5和第四低折射率介质层6；其中粗糙漫射层2厚度为60μm，其轮廓平均偏差的均方根值Rq为1.1μm；第一高折射率介质层3是厚度为150nm的ZrOXNY层，X/Y值为1.3，折射率为2.2；第二低折射率介质层4是厚度为120nm的ZrOXNY层，X/Y值为0.5，折射率为1.8；第三高折射率介质层5是厚度为130nm的ZrOXNY层，X/Y值为1.3，折射率为2.2；第四低折射率介质层6是厚度为40nm的ZrOXNY层，X/Y值为0.5，折射率为1.8；
具体制备方法如下：
（1）选择厚度为1.1mm的超白浮法玻璃作为基底1；
（2）采用喷砂工艺在玻璃基底1上表面制备粗糙漫射层2，使用喷砂刻蚀机，基底1放置在喷砂刻蚀机的载物台上，喷嘴口径为6mm，喷嘴与玻璃基底1的距离为5cm，压强设置为0.1MPa，载物台转速为20r/min，喷砂粒径为10μm，刻蚀时间为1min，得到粗糙漫射层2；
（3）采用直流反应溅射工艺在预制增透层2表面制备第一高折射率介质层3，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度2×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为150w，Ar流量为30sccm，N2流量为5sccm，O2流量为5sccm，溅射时间为75min，得到第一高折射率介质层3；
（4）采用直流反应溅射工艺在第一高折射率介质层3表面制备第二低折射率介质层4，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度3×10-4Pa，工作压强为6×10-1Pa，溅射功率为120w，Ar流量为30sccm，N2流量为5sccm，O2流量为2sccm，溅射时间为60min，得到第二低折射率介质层4；
（5）采用直流反应溅射工艺在第二低折射率介质层4表面沉积第三高折射率介质层5，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度2×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为150w，Ar流量为30sccm，N2流量为5sccm，O2流量为5sccm，溅射时间为65min，得到第三高折射率介质层5；
（6）采用直流反应溅射工艺在第三高折射率介质层5表面沉积第四低折射率介质层6，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度3×10-4Pa，工作压强为6×10-1Pa，溅射功率为120w，Ar流量为30sccm，N2流量为5sccm，O2流量为2sccm，溅射时间为20min，得到第四低折射率介质层6。
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的可见光区总透过率为82.8%，可见光区总反射率为15.6%，把绿色玻璃放置在无反射物体上，光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射方向记为0°角度观测，多角度色差计测得色坐标L*值为69.0，a*值为-51.8，b*值为46.7，以70°角度观测，多角度色差计测得色差△L*值为1.8%，△a*值为0.7%，△b*值为0.7%。
实施例2
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，包括厚度为1.1mm的高铝玻璃基底1，玻璃基底上表面由内向外依次设置有粗糙漫射层2、第一高折射率介质层3、第二低折射率介质层4、第三高折射率介质层5和第四低折射率介质层6；其中粗糙漫射层2厚度为150μm，其轮廓平均偏差的均方根值Rq为10μm；第一高折射率介质层3是厚度为100nm的ZrOXNY层，X/Y值为1.1，折射率为2.1；第二低折射率介质层4是厚度为80nm的ZrOXNY层，X/Y值为0.3，折射率为1.75；第三高折射率介质层5是厚度为120nm的ZrOXNY层，X/Y值为1.1，折射率为2.1；第四低折射率介质层6是厚度为30nm的ZrOXNY层，X/Y值为0.3，折射率为1.75；
具体制备方法如下：
（1）选择厚度为1.1mm的高铝玻璃作为基底1；
（2）采用喷砂工艺在玻璃基底1上表面制备粗糙漫射层2，使用喷砂刻蚀机，基底1放置在喷砂刻蚀机的载物台上，喷嘴口径为6mm，喷嘴与玻璃基底1的距离为40cm，压强设置为0.5MPa，载物台转速为200r/min，喷砂粒径为10μm，刻蚀时间为5min，得到粗糙漫射层2；
（3）采用直流反应溅射工艺在预制增透层2表面制备第一高折射率介质层3，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度5×10-4Pa，工作压强为3×10-1Pa，溅射功率为180w，Ar流量为30sccm，N2流量为6sccm，O2流量为5sccm，溅射时间为60min，得到第一高折射率介质层3；
（4）采用直流反应溅射工艺在第一高折射率介质层3表面制备第二低折射率介质层4，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度2×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为130w，Ar流量为30sccm，N2流量为6sccm，O2流量为1sccm，溅射时间为50min，得到第二低折射率介质层4；
（5）采用直流反应溅射工艺在第二低折射率介质层4表面沉积第三高折射率介质层5，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度5×10-4Pa，工作压强为3×10-1Pa，溅射功率为180w，Ar流量为30sccm，N2流量为6sccm，O2流量为5sccm，溅射时间为72min，得到第三高折射率介质层5；
（6）采用直流反应溅射工艺在第三高折射率介质层5表面沉积第四低折射率介质层6，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度2×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为130w，Ar流量为30sccm，N2流量为6sccm，O2流量为1sccm，溅射时间为19min，得到第四低折射率介质层6。
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的可见光区总透过率为82.2%，可见光区总反射率为16.8%，把绿色玻璃放置在无反射物体上，光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射方向记为0°角度观测，多角度色差计测得色坐标L*值为63.1，a*值为-46.2，b*值为41.5，以70°角度观测，多角度色差计测得色差△L*值为1.9%，△a*值为0.8%，△b*值为0.9%。
实施例3
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，包括厚度为3.2mm的超白压延玻璃基底1，玻璃基底上表面由内向外依次设置有粗糙漫射层2、第一高折射率介质层3、第二低折射率介质层4、第三高折射率介质层5和第四低折射率介质层6；其中粗糙漫射层2厚度为120μm，其轮廓平均偏差的均方根值Rq为7μm；第一高折射率介质层3是厚度为200nm的ZrOXNY层，X/Y值为1.0，折射率为2.0；第二低折射率介质层4是厚度为140nm的ZrOXNY层，X/Y值为0.1，折射率为1.7；第三高折射率介质层5是厚度为180nm的ZrOXNY层，X/Y值为1.0，折射率为2.0；第四低折射率介质层6是厚度为90nm的ZrOXNY层，X/Y值为0.1，折射率为1.7；
具体制备方法如下：
（1）选择厚度为3.2mm的超白浮法玻璃作为基底1；
（2）采用喷砂工艺在玻璃基底1上表面制备粗糙漫射层2，使用喷砂刻蚀机，基底1放置在喷砂刻蚀机的载物台上，喷嘴口径为6mm，喷嘴与玻璃基底1的距离为25cm，压强设置为0.3MPa，载物台转速为150r/min，喷砂粒径为10μm，刻蚀时间为3min，得到粗糙漫射层2；
（3）采用直流反应溅射工艺在预制增透层2表面制备第一高折射率介质层3，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度4×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为200w，Ar流量为30sccm，N2流量为7sccm，O2流量为5sccm，溅射时间为80min，得到第一高折射率介质层3；
（4）采用直流反应溅射工艺在第一高折射率介质层3表面制备第二低折射率介质层4，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度2×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为150w，Ar流量为30sccm，N2流量为7sccm，O2流量为1sccm，溅射时间为65min，得到第二低折射率介质层4；
（5）采用直流反应溅射工艺在第二低折射率介质层4表面沉积第三高折射率介质层5，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度4×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为200w，Ar流量为30sccm，N2流量为7sccm，O2流量为5sccm，溅射时间为72min，得到第三高折射率介质层5；
（6）采用直流反应溅射工艺在第三高折射率介质层5表面沉积第四低折射率介质层6，使用磁控溅射设备，溅射靶材为Zr金属靶，溅射工艺气体为Ar，反应气体为N2和O2，溅射电源为直流电源，腔室的本底真空度2×10-4Pa，工作压强为4×10-1Pa，溅射功率为150w，Ar流量为30sccm，N2流量为7sccm，O2流量为1sccm，溅射时间为42min，得到第四低折射率介质层6。
一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的可见光区总透过率为82.4%，可见光区总反射率为16.6%，把绿色玻璃放置在无反射物体上，光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射方向记为0°角度观测，多角度色差计测得色坐标L*值为75.5，a*值为-56.1，b*值为52.1，以70°角度观测，多角度色差计测得色差△L*值为2.0%，△a*值为0.9%，△b*值为0.8%。
Claims (6)
1.一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，包括玻璃基底，其特征在于在玻璃基底上从下到上依次设有粗糙漫射层、第一高折射率介质层、第二低折射率介质层、第三高折射率介质层和第四低折射率介质层；所述粗糙漫射层为玻璃本体结构层，粗糙漫射层的轮廓平均偏差的均方根值Rq为1.1~10μm；第一高折射率介质层、第三高折射率介质层为ZrOXNY薄膜，其折射率范围为2.0~2.2；所述第二低折射率介质层、第四低折射率介质层为ZrOXNY薄膜，其折射率范围为1.7~1.8；
将一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃放置在无反射物体上，光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射，其可见光总反射率大于10%，反射结构色的色坐标L*值为63.1~75.5，a*值为-46.2~-56.1，b*值为41.5~52.1，当光线从玻璃上表面沿法线方向垂直入射时，沿垂直入射方向以0°~70°之间的角度观测，反射结构色的△L*≤2%，△a*≤1%，△b*≤1%。
2.根据权利要求1所述一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，其特征在于：所述所述第一高折射率介质层、第三高折射率介质层中ZrOXNY薄膜的X/Y值为1.0~1.3。
3.根据权利要求1所述一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，其特征在于：所述第二低折射率介质层、第四低折射率介质层中ZrOXNY薄膜的X/Y值为0.1~0.5。
4.根据权利要求1所述一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，其特征在于：所述粗糙漫射层厚度为60~150μm，第一高折射率介质层厚度为100~200nm，第二低折射率介质层厚度为80~140nm，第三高折射率介质层厚度为120~180nm，第四高折射率介质层厚度为30~90nm。
5.根据权利要求1所述一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，其特征在于：所述玻璃基底为超白压延玻璃、超白浮法玻璃、高铝玻璃中的一种，玻璃厚度为1.1mm~3.2mm。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃，其特征在于：一种光伏组件用全向反射纯绿色玻璃的可见光总透过率大于82%。
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