CN116444175A - 一种可选择性大范围透过太阳能的low-e玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可选择性大范围透过太阳能的LOW‑E玻璃，包括玻璃基板及由内向外依次设置于玻璃基板表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、复合功能层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层，其中，复合功能层包括第一层、第二层，第一层的折射率大于第二层的折射率；当复合功能层设有一个，第一层与第一保护层相邻设置，第二层与第二种子层相邻设置；当复合功能层设有多个时，一个复合功能层的第一层与第一保护层相邻设置，该复合功能层的第二层与与之相邻的复合功能层的第一层相邻设置。本发明提供的玻璃在400nm～1100nm内具有较高透过率，且对短波红外热吸收有较强阻挡作用。
Description
技术领域
本发明属于玻璃领域，具体涉及一种可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃。
背景技术
传统的光伏电池组件通常采用超白浮法玻璃作为盖板玻璃。超白浮法玻璃虽然在光伏电池光谱响应范围(400nm～1100nm)具有较高的透过率，但是其对于短波红外(1100nm～2500nm)的太阳光同样具有较高的透过率，而短波红外光对于光电转换没有贡献，反而会导致电池组件温度升高，影响电池效率。
Low-E玻璃，也称为低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。通过膜层设计，Low-E玻璃在400nm～750nm的可见光范围内具有较高的透过率，而对短波红外光有高的阻挡作用，因而具有良好的隔热效果。然而其在近红外范围(780nm～1100nm)的透过率较低，光谱透过范围难以满足光伏电池的响应范围。
基于此，亟需一种在400nm～1100nm光谱范围内具有较高透过率，且对短波红外热吸收有较强阻挡作用在的复合玻璃。
发明内容
本发明的目的是提供一种可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，该玻璃在400nm～1100nm光谱范围内具有较高透过率，且对短波红外热吸收有较强阻挡作用。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其包括玻璃基板及由内向外依次设置于所述的玻璃基板一表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、复合功能层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层，其中，所述的复合功能层包括相邻设置的第一层、第二层，所述的第一层的折射率大于所述的第二层的折射率；所述的复合功能层设置有一个或多个，当所述的复合功能层设置有一个时，所述的复合功能层的第一层与所述的第一保护层相邻设置，所述的复合功能层的第二层与所述的第二种子层相邻设置；
当所述的复合功能层设置有多个时，一个所述的复合功能层的第一层与所述的第一保护层相邻设置，该所述的复合功能层的第二层与与之相邻的复合功能层的第一层相邻设置。
优选地，所述的第一层选自氮化硅、五氧化二铌中的一种或两种的组合。
优选地，所述的第二层选自氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、硒化锌、硫化锌中的一种或多种的组合。
优选地，所述的第一层的厚度范围为31nm～45nm；所述的第二层的厚度范围为16nm～55nm。
优选地，所述的第一介质层选自氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的一种或多种的组合。
优选地，所述的第一种子层、第二种子层选自氧化锌、氧化锌铝、钛金属、钛合金、镍金属、铬金属及镍铬合金中的一种或多种的组合。
优选地，所述的第一红外反射层、第二红外反射层选自银金属、银合金、铜金属及铜合金中的一种或多种的组合。
优选地，所述的第一保护层、第二保护层选自氧化锌、氧化锌铝、钛金属、氧化钛、钛合金、镍金属、铬金属、镍铬合金及镍铬氧化物中的一种或多种的组合。
优选地，所述的第二介质层选自氧化锆、氮化硅锆、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的一种或多种的组合。
优选地，所述的第一介质层的厚度范围为38nm～55nm；所述的第一种子层、第二种子层的厚度范围均为0nm～10nm；所述的第一红外反射层、第二红外反射层的厚度范围为8nm～16nm；所述的第一保护层、第二保护层的厚度范围均为0nm～3nm；所述的第二介质层的厚度为31nm～46nm。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1100nm光谱范围内具有较高透过率，且对短波红外热吸收有较强阻挡作用。
附图说明
附图1为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(Glass side)的曲线图；
附图2为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(60度)的曲线图；
附图3为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(Coating side)的曲线图；
附图4为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的T曲线图；
附图5为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(Glass side)的曲线图；
附图6为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(60度)的曲线图；
附图7为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(Coating side)的曲线图；
附图8为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的T曲线图；
附图9为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(Glass side)的曲线图；
附图10为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(60度)的曲线图；
附图11为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(Coating side)的曲线图；
附图12为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的T曲线图；
附图13为实施例1的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(Glass side)的曲线图；
附图14为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(60度)的曲线图；
附图15为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(Coating side)的曲线图；
附图16为实施例2的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的T曲线图；
附图17为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(Glass side)的曲线图；
附图18为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(60度)的曲线图；
附图19为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的R(Coating side)的曲线图；
附图20为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在400nm～1200nm下的T曲线图；
附图21为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(Glass side)的曲线图；
附图22为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(60度)的曲线图；
附图23为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的R(Coating side)的曲线图；
附图24为实施例3的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃在1100nm～2500nm下的T曲线图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
在本发明的一个实施例中，提供一种可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，包括玻璃基板及由内向外依次设置于玻璃基板一表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、复合功能层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层，具体地：
玻璃基板为普通浮法玻璃、超白浮法玻璃、钠钙玻璃、硼硅玻璃及铝硅玻璃中的一种。
第一介质层选自氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的一种或多种的组合。第一介质层的厚度范围为38nm～55nm。第一介质层可以起到提高膜层与玻璃表面的附着力、保护功能银层、调节颜色、的作用。
第一种子层、第二种子层选自氧化锌、氧化锌铝、钛金属、钛合金、镍金属、铬金属及镍铬合金中的一种或多种的组合。第一种子层、第二种子层的厚度范围均为0nm～10nm。
第一红外反射层、第二红外反射层选自银金属、银合金、铜金属及铜合金中的一种或多种的组合。第一红外反射层、第二红外反射层的厚度范围为8nm～16nm。金属银/铜金属具有非常好的导电性，可以使整个膜层的面电阻和辐射率降低，同时也起着调节膜层颜色和性能的作用。
第一保护层、第二保护层选自氧化锌、氧化锌铝、钛金属、氧化钛、钛合金、镍金属、铬金属、镍铬合金及镍铬氧化物中的一种或多种的组合。第一保护层、第二保护层的厚度范围均为0nm～3nm。第一保护层用于保护第一红外反射层不被后续的溅射过程及加工过程氧化，提高膜层的耐氧化性能。
第二介质层选自氧化锆、氮化硅锆、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的一种或多种的组合。第二介质层的厚度为31nm～46nm。第二介质层起到调节颜色的作用。
复合功能层包括相邻设置的第一层、第二层，第一层为高折射率材料，第二层为低折射率材料，第一层的折射率大于第二层的折射率，当折射率高的第一层与折射率低的第二层相邻，利于LOW-E玻璃在400nm～1100nm光谱范围内具有较高透过率，且对短波红外热吸收有较强阻挡作用。设置复合功能层可减少太阳光的反射率，增加太阳光透过率，提高光伏电池发电效率。
复合功能层设置有一个或多个，当复合功能层设置有一个时，该复合功能层的第一层与第一保护层相邻设置，该复合功能层的第二层与第二种子层相邻设置。
当复合功能层设置有多个时，一个复合功能层的第一层与第一保护层相邻设置，该复合功能层的第二层与与之相邻的复合功能层的第一层相邻设置。
本实施例的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃的制备方法，包括以下步骤：
1、采用磁控溅射工艺，在玻璃基板的一表面制备第一介质层，第一介质层的材料包括氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的至少一种，第一介质层的厚度范围为38nm～55nm；
2、在第一介质层的远离玻璃基板的表面制备第一种子层，第一种子层的材料包括氧化锌、氧化锌铝、钛金属、钛合金、镍金属、铬金属及镍铬合金中的至少一种；厚度范围为0nm～10nm；
3、在第一种子层的远离第一介质层的表面制备第一红外反射层，第一红外反射层的材料包括银金属、银合金、铜金属及铜合金中的至少一种，厚度范围为8nm～13nm；
4、在红外反射层的远离第一种子层的表面制备第一保护层，制备第一保护层的材料包括氧化锌、氧化锌铝、钛金属、氧化钛、钛合金、镍金属、铬金属、镍铬合金及镍铬氧化物中的至少一种；厚度范围为0nm～3nm；
5、在第一保护层的远离红外反射层的表面制备复合功能层，第一层的材质为氮化硅、五氧化二铌中的至少一种，厚度范围为31nm～45nm；第二层的材质为氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、ZnSe、ZnS陶瓷膜中的至少一种，厚度范围为17nm～55nm；
6、在复合功能层的远离第一保护层的表面制备第二种子层，第二种子层的材料包括氧化锌、氧化锌铝、钛金属、钛合金、镍金属、铬金属及镍铬合金中的至少一种；厚度范围为0nm～10nm；
7、在第二种子层的远离复合功能层的表面制备第二红外反射层，红外反射层的材料包括银金属、银合金、铜金属及铜合金中的至少一种；厚度范围为9nm～16nm；
8、在红外反射层的远离第二种子层的表面制备第二保护层，制备第一保护层的材料包括氧化锌、氧化锌铝、钛金属、氧化钛、钛合金、镍金属、铬金属、镍铬合金及镍铬氧化物中的至少一种；厚度范围为0nm～3nm；
9、在第二保护层的远离第二红外反射层的表面制备介质保护层，制备介质保护层的材料包括氧化锆、氮化硅锆、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的至少一种；第二介质层的厚度为31nm～46nm。
以下以复合功能层设置一个、两个为例进行具体说明，参见实施例1-3。
实施例1
本实施例中，复合功能层设置有两个，复合功能层包括依次设置的第一层(高折射率材料H1)、第二层(低折射率材料L1)、第一层(高折射率材料H2)、第二层(低折射率材料L2)。
可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃包括玻璃基板及由内向外依次设置于玻璃基板一表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、一个复合功能层的第一层、一个复合功能层的第二层、另一个复合功能层的第一层、另一个复合功能层的第二层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层。
其中，玻璃基板为普通浮法玻璃，厚度为6mm；第一介质层的材质为氮化硅，厚度为41.2nm；第一种子层的材质为氧化锌，厚度为4.6nm；第一红外反射层的材质为Ag，厚度为9.68nm；第一保护层的材质为镍铬合金，厚度为0.4nm；一个复合功能层的第一层的材质为五氧化二铌，厚度为44.7nm；一个复合功能层的第二层的材质为二氧化硅，厚度为52.9nm；另一个复合功能层的第一层的五氧化二铌，厚度为32.2nm；另一个复合功能层的第二层的材质为二氧化硅，厚度为16.0nm；第二种子层的材质为氧化锌，厚度为4.3nm；第二红外反射层的材质为Ag，厚度为13.6nm；第二保护层的材质为镍铬合金，厚度为0.41nm；第二介质层的材质为氮化硅，厚度为41.8nm。
本实施例的复合玻璃在400nm～1200nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面曲线参见图1-图4，可以看出，本实施例的复合玻璃在400nm～1100nm光谱范围的透过率超过65％，可以与异质结晶体硅电池、碲化镉薄膜电池、非晶硅电池的光谱响应曲线趋势重合度较高，且满足各种光伏电池的响应光谱范围。
本实施例的复合玻璃在400nm～2500nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面曲线参见图5-图8，可以看出，本实施例的复合玻璃对1100nm～2500nm光谱范围的透过率不足20％，能够有效阻隔短波红外光，降低红外辐射的热效应。
表1实施例1的LOW-E玻璃的玻面、膜面、透过及侧面的颜色值
实施例2
本实施例中，复合功能层设置两个，可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃包括玻璃基板及由内向外依次设置于玻璃基板一表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、一个复合功能层的第一层、一个复合功能层的第二层、另一个复合功能层的第一层、另一个复合功能层的第二层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层。
其中，玻璃基板为普通浮法玻璃，厚度为6mm；第一介质层的材质为氮氧化硅，厚度为36.8nm；第一种子层的材质为氧化锌，厚度为4.6nm；第一红外反射层的材质为Ag，厚度为9.1nm；第一保护层的材质为镍铬合金，厚度为1.1nm；一个复合功能层的第一层的材质为氮化硅，厚度为32.6nm；一个复合功能层的第二层的材质为二氧化锆，厚度为41.8nm；另一个复合功能层的第一层的材质为氮化硅，厚度为39.2nm；另一个复合功能层的第二层的材质为二氧化锆，厚度为19.6nm；第二种子层的材质为镍铬合金，厚度为1.6nm；第二红外反射层的材质为Ag，厚度为9.18nm；第二保护层的材质为镍铬合金，厚度为0.48nm；第二介质层的材质为氮化硅，厚度为40.1nm。
本实施例的复合玻璃在400nm～1100nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面曲线参见图9-图12，可以看出，本实施例的复合玻璃在400nm～1100nm光谱范围的透过率超过65％，可以与异质结晶体硅电池、碲化镉薄膜电池、非晶硅电池的光谱响应曲线趋势重合度较高，且满足各种光伏电池的响应光谱范围。
本实施例的复合玻璃在400nm～2500nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面曲线参见图13-图16，可以看出，本实施例的复合玻璃对1100nm～2500nm光谱范围的透过率不足20％，能够有效阻隔短波红外光，降低红外辐射的热效应。
表2实施例2的LOW-E玻璃的玻面、膜面、透过及侧面的颜色值
图12中，曲线a为实施例2的LOW-E玻璃产品的光谱曲线，曲线b为传统高透双银LOW-E产品的光谱曲线，由上图可知，传统双银LOW-E产品在780-1100nm的光谱范围内平均透过率较低，而实施例2的LOW-E玻璃产品在780-1100nm的光谱范围内平均透过率较高。
实施例3
本实施例中，复合功能层设置一个，可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃包括玻璃基板及由内向外依次设置于玻璃基板一表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、第一层、第二层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层。
其中，玻璃基板为普通浮法玻璃，厚度为6mm；第一介质层的材质为氮氧化硅，厚度为46.3nm；第一种子层的材质为镍铬合金，厚度为0.6nm；第一红外反射层的材质为Ag，厚度为11.5nm；第一保护层的材质为镍铬合金，厚度为1.5nm；第一层的材质为五氧化二铌，厚度为39.2nm；第二层的材质为二氧化锆，厚度为43.8nm；第二种子层的材质为镍铬合金，厚度为2.5nm；第二红外反射层的材质为Ag，厚度为14.6nm；第二保护层的材质为镍铬合金，厚度为0.48nm；第二介质层的材质为氮化硅，厚度为46.8nm。
本实施例的复合玻璃在400nm～1200nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面曲线参见图17-图20，可以看出，本实施例的复合玻璃在400nm～1100nm光谱范围的透过率超过75％，可以与异质结晶体硅电池、碲化镉薄膜电池、非晶硅电池的光谱响应曲线趋势重合度较高，且满足各种光伏电池的响应光谱范围。
本实施例的复合玻璃在400nm～2500nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面曲线参见图21-图24，可以看出，本实施例的复合玻璃对1100nm～2500nm光谱范围的透过率不足20％，能够有效阻隔短波红外光，降低红外辐射的热效应。
表5实施例3的LOW-E玻璃在400nm～1200nm光谱范围的玻面、膜面、透过及侧面的颜色值
目前市场上异质结晶体硅电池、碲化镉薄膜电池、非晶硅电池的响应光谱范围在700-1200nm，实施例1-3的LOW-E玻璃可以与异质结晶体硅电池、碲化镉薄膜电池、非晶硅电池的光谱响应曲线趋势重合度较高，且满足各种光伏电池的响应光谱范围。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，包括玻璃基板及由内向外依次设置于所述的玻璃基板一表面的第一介质层、第一种子层、第一红外反射层、第一保护层、复合功能层、第二种子层、第二红外反射层、第二保护层、第二介质层，其中，所述的复合功能层包括相邻设置的第一层、第二层，所述的第一层的折射率大于所述的第二层的折射率；
所述的复合功能层设置有一个或多个，当所述的复合功能层设置有一个时，所述的复合功能层的第一层与所述的第一保护层相邻设置，所述的复合功能层的第二层与所述的第二种子层相邻设置；
当所述的复合功能层设置有多个时，一个所述的复合功能层的第一层与所述的第一保护层相邻设置，该所述的复合功能层的第二层与与之相邻的复合功能层的第一层相邻设置。
2.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一层选自氮化硅、五氧化二铌中的一种或两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第二层选自氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化锆、硒化锌、硫化锌中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一层的厚度范围为31nm～45nm；所述的第二层的厚度范围为16nm～55nm。
5.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一介质层选自氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一种子层、第二种子层选自氧化锌、氧化锌铝、钛金属、钛合金、镍金属、铬金属及镍铬合金中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一红外反射层、第二红外反射层选自银金属、银合金、铜金属及铜合金中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一保护层、第二保护层选自氧化锌、氧化锌铝、钛金属、氧化钛、钛合金、镍金属、铬金属、镍铬合金及镍铬氧化物中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第二介质层选自氧化锆、氮化硅锆、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化锡锌及氧化锌铝中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求1所述的可选择性大范围透过太阳能的LOW-E玻璃，其特征在于，所述的第一介质层的厚度范围为38nm～55nm；所述的第一种子层、第二种子层的厚度范围均为0nm～10nm；所述的第一红外反射层、第二红外反射层的厚度范围为8nm～16nm；所述的第一保护层、第二保护层的厚度范围均为0nm～3nm；所述的第二介质层的厚度为31nm～46nm。
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