Solar Glass, nowatorski materiał łączący transmitancję światła z wytwarzaniem energii fotowoltaicznej, ma znaczącą wartość aplikacji w budownictwie - zintegrowanej fotowoltaiki (BIPV), kapsułkowania komórek słonecznych i energii - wydajnych budynków. Jego podstawową funkcją jest efektywne wchłanianie lub przenoszenie promieniowania słonecznego przy jednoczesnym przekształcaniu go w energię elektryczną lub optymalizację wydajności transferu energii. W tym artykule systematycznie wyjaśnia główne metody przygotowania, kluczowe parametry techniczne i strategie optymalizacji wydajności dla szkła słonecznego.
I. Klasyfikacja i podstawowe wymagania szkła słonecznego
Szkło słoneczne można podzielić na trzy kategorie na podstawie jej funkcji:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) i odporność na pogodę.
2. Phototermiczne szkło konwersji: pochłania promieniowanie słoneczne poprzez powłokę i przekształca je w ciepło, a selektywna powłoka absorpcyjna powierzchni jest kluczowa.
3. Przezroczyste przewodowe szkło: zawiera przezroczyste tlenki przewodzące (takie jak ITO i FTO) i jest używane jako warstwa elektrody dla cienkich ogniw słonecznych -.
Podstawowe wymagania dotyczące wydajności obejmują: transmitancję optyczną (światło widzialne), współczynnik odbicia w podczerwieni (zmniejszenie utraty ciepła), wytrzymałość mechaniczną (odporność na ciśnienie i uderzenie wiatru) oraz stabilność chemiczną (odporność na starzenie się UV).
Ii. Metody produkcji głównego nurtu i przepływy procesów
1. Ulepszenia procesu pływaka
Tradycyjna produkcja gier pływakowych obejmuje spłaszczone stopione szkło w kąpieli na blaszanej kąpieli, tworząc szklankę. Szkło słoneczne na tej podstawie staje w obliczu jeszcze wyższych wymagań czystości i płaskości powierzchniowej. Kluczowe ulepszenia obejmują:
• Niski - Formulacja żelaza: Zmniejszenie zawartości tlenku żelaza do poniżej 0,01% (w porównaniu z 0,1% do 0,3% dla szkła konwencjonalnego) znacznie poprawia transmitancję światła;
• W - Powłoka linii: Prowiski przeciwzakręgowe lub warstwy są osadzane w metodach żelowych o wyższym poziomie. Na przykład wielowarstwowe SiO₂ - Tio₂ mogą zwiększyć transmitancję światła widzialnego do ponad 95%.
2. Technologia powlekania próżniowego offline
W przypadku wysokiego - Glass Performance Photovoltaic Glass offline Magnetron lub powłoka parowania wiązki elektronowej jest wyborem głównego nurtu:
• Rozpłuszanie magnetronowe: osady azotku krzemowego (sinₓ) lub indium tlenku cyny (ITO) cienkie wargi na szklanym podłożu. Film Sinₓ zapewnia zarówno odbicie anty - (jego współczynnik załamania światła można dostosować między 1,9 a 2.1), jak i ochronę pasywacji.
• Projekt multilayer: poprzez naprzemienne składanie zeznań - materiałów refrakcyjnych - (takie jak Tio₂) i Low- Refrakt- Materiały indeksu (takie jak SiO₂), Full - Extripmission Transmission. Na przykład podwójne - Silver Low - szkło może odzwierciedlać ponad 80% promieniowania podczerwieni.
3. Sol - Metoda żelowa i powłoka rozwiązania
Low - Rozwiązania kosztów często wykorzystują proces żelu Sol -, aby przygotować nanoskalowe powłoki funkcjonalne:
• Powłoki fotokatalityczne Tio₂: powłoki fotokatalityczne dwutlenku tytanu (TIO₂) powstają przez hydrolizujące alkoksydy tytanu w celu utworzenia jednolitego sol. Ten sol jest następnie dip - powlekany lub spin -, a następnie obróbką cieplną, aby nadać właściwości czyszczenia i filtrowania UV na szkło.
• Doping kwantowy: CDSE lub PBS DOTS są wprowadzane do macierzy żelowej, aby rozszerzyć odpowiedź widmową na region podczerwieni bliski -, co czyni je odpowiednim dla tandemowych ogniw słonecznych.
Iii. Kluczowe technologie optymalizacji wydajności
1. Refleksja anty -
Poprzez obliczenia teoretyczne (np. Równanie Fresnela), roztworze roztworzy powietrza (n=1.0), powłoka (n ≈ 1,3–1,5) i szklane (n ≈ 1,5) są dopasowane. Na przykład podwójna powłoka warstwy - powłoka SiO₂ może zmniejszyć utratę odbicia z 4% do poniżej 1%.
2. Anti - leczenie (potencjalna degradacja indukowana)
To address the PID issue in crystalline silicon photovoltaic modules, long-term module power degradation can be controlled to less than 1% by adding an alkali metal ion barrier layer (such as an Al₂O₃ diffusion barrier) to soda-lime glass or using a sodium-free substrate (such as borosilicate glass).
3. Elastyczna i zakrzywiona technologia formowania powierzchni
Aby pomieścić zakrzywione powierzchnie architektoniczne, elastyczne procesy kompozytowe polimeru (takie jak substraty PET/ETFE związane z ultra - cienkie szkło) lub gorące zginanie można zastosować do wytworzenia zakrzywionego szkła fotowoltaicznego o promieniu mniejszym niż 500 mm. Wymaga to kontrolowanego wyżarzania, aby zapobiec pękaniu stresu.
Iv. Perspektywy aplikacji i wyzwania
Uprzemysłowienie szkła słonecznego nadal staje przed wyzwaniami, w tym kontroli kosztów (np. Wysokie inwestycje w sprzęt do rozpylania magnetronowego), osiągając jednolitą powłokę na dużą skalę (odchylenie grubości folii mniejsze niż ± 2NM dla dużych powierzchni szklanych) oraz technologie recyklingu (w tym detoksykacja powłok metali ciężkich). Przyszłe kierunki rozwoju obejmują:
•
Specyficzne szkło dla Perovskite - silikonowe komórki tandemowe: opracowanie specjalistycznego szkła o wysokiej transmitancji UV w celu uzupełnienia warstwy pochłaniania Perovskite;
•
Inteligentna integracja ściemniacza: włączenie warstwy elektrochromowej (takiej jak WO₃) w celu osiągnięcia dynamicznego cieniowania i synergistycznego wytwarzania energii;
•
Zero - Produkcja węgla: Zastąpienie tradycyjnego wyżarzania gazu ziemnego technologią redukcji wodoru w celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla cyklu życia.
Wniosek
Technologia produkcji szkła słonecznego integruje innowacyjne podejścia w dziedzinie materiałów, inżynierii optycznej i technologii energetycznej. Jego ulepszona wydajność bezpośrednio promuje powszechne przyjęcie fotowoltaicznych integracji budynków i rozproszonych systemów energii. Dzięki ciągłej optymalizacji systemów materiałowych i procesów produkcyjnych szkło słoneczne może stać się jednym z kluczowych materiałów pomocniczych do osiągnięcia globalnych celów neutralności węgla.
