Solarglas, ein neuartiges Material, das die Lichtübertragung mit Photovoltaik -Stromerzeugung kombiniert, hat einen signifikanten Anwendungswert für die Erstellung von - integrierte Photovoltaik (BIPV), Solarzellverkapselung und Energie - effiziente Gebäude. Seine Kernfunktion besteht darin, Sonnenstrahlung effizient zu absorbieren oder zu übertragen, während sie in Elektrizität umgewandelt oder die Effizienz des Energieübertragung optimiert wird. Dieser Artikel erläutert systematisch die Hauptvorbereitungsmethoden, wichtigen technischen Parameter und Leistungsoptimierungsstrategien für Solarglas.
I. Klassifizierung und grundlegende Anforderungen von Solarglas
Solarglas kann basierend auf seiner Funktion in drei Kategorien unterteilt werden:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) und Wetterresistenz.
2. Photothermisches Umwandlungsglas: Absorbiert Sonnenstrahlung durch eine Beschichtung und wandelt sie in Wärme um, wobei eine selektive Oberflächenabsorptionsbeschichtung der Schlüssel ist.
3. transparentes leitendes Glas: Integriert transparente leitende Oxide (wie ITO und FTO) und wird als Elektrodenschicht für dünne - Film Solarzellen verwendet.
Grundlegende Leistungsanforderungen umfassen: optische Transmission (sichtbares Licht), Infrarotreflexionsvermögen (Reduzierung des Wärmeverlusts), mechanische Festigkeit (Widerstand gegen Winddruck und Auswirkung) und chemische Stabilität (Resistenz gegen UV -Alterung).
Ii. Mainstream -Produktionsmethoden und Prozessflüsse
1. Verbesserungen des Verfahrens zur Verarbeitung von Glasverfahren
Bei der traditionellen Floatglasproduktion flach geschmolzenes Glas in einem Blechbad ab, um ein Glas zu bilden. Solarglas sieht sich auf dieser Basis noch höhere Reinheit und Oberflächenflatheit an. Zu den wichtigsten Verbesserungen gehören:
• Niedrig - Eisenformulierung: Reduzierung des Eisenoxidgehalts auf unter 0,01% (im Vergleich zu 0,1% auf 0,3% für herkömmliches Glas) verbessert die Lichtübertragung signifikant;
• In - Zeilenbeschichtung: Anti - Reflexionsbeschichtungen oder -schichten werden im Float -Glühen über chemische Dampfablagerung (CVD) oder Sol - Gel -Methoden deponiert. Beispielsweise können Sio₂ - Tio₂ Multilayer sichtbare Lichtübertragung auf über 95%erhöhen.
2. Offline Vakuumbeschichtungstechnologie
Für High - Performance Photovoltaic Glass ist Offline -Magnetron -Sputter- oder Elektronenstrahlverdampfung die Mainstream -Wahl:
• Magnetronsputter: Ablagerungen Siliziumnitrid (Sinₓ) oder Indiumzinnoxid (ITO) Dünnfilme auf einem Glassubstrat. Der Sinₓ -Film liefert sowohl Anti - Reflexion (sein Brechungsindex kann zwischen 1,9 und 2,1 angepasst werden) als auch zwischen 1,9 und 2,1) und den Passivierungsschutz.
• Mehrschichtiger Design: Durch die Abwechslung der Ablagerung von hohen - Brechung - Indexmaterialien (wie z. B. Tio₂) und niedrig - Brechung - Indexmaterialien (z. B. Sio₂), voll - Spectrum -Spektrum -Spektrum -Spektrum -Spektrum ist optimiert. Zum Beispiel kann Double - Silver Low - E -Glas über 80% der Infrarotstrahlung widerspiegeln.
3. Sol - Gelmethode und Lösungsbeschichtung
Niedrige - Kostenlösungen verwenden häufig den Sol - Gel -Prozess, um nanoskalige Funktionsbeschichtungen vorzubereiten:
• Tio₂ Photokatalytische Beschichtungen: Titaniumdioxid (TiO₂) Photokatalytische Beschichtungen werden durch hydrolyse Titanalkoxide gebildet, um ein gleichmäßiges Sol zu bilden. Dieses SOL wird dann dip - beschichtet oder Spin - beschichtet, gefolgt von Wärmebehandlung, um Selbst - Reinigungs- und UV -Filtereigenschaften für Glas zu vermitteln.
• Quanten -Dotierung: CDSE- oder PBS -Quantenpunkte werden in die Gelmatrix eingeführt, um die spektrale Reaktion auf die nahezu - -Frarterregion zu erweitern, wodurch sie für Tandem -Solarzellen geeignet sind.
III. Wichtige Leistungstechnologien für die Leistung der Leistung
1. Anti - Reflexion und Anti - Reflexionsdesign
Durch theoretische Berechnungen (z. B. die Fresnel -Gleichung) werden die Brechungsindexgradienten von Luft (n=1.0), die Beschichtung (n ≈ 1,3–1,5) und Glas (n ≈ 1,5) übereinstimmen. Beispielsweise kann ein Double - -Schicht Mgf₂ - SiO₂ -Beschichtung den Reflexionsverlust von 4% auf unter 1% reduzieren.
2. Anti - PID (potenzielle induzierte Abbau) Behandlung
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 Glas).
3.. Flexible und gekrümmte Oberflächenbildungstechnologie
Um gekrümmte architektonische Oberflächen aufzunehmen, können flexible Polymerverbundprozesse (z. Dies erfordert kontrolliertes Glühen, um Spannungsrisse zu verhindern.
Iv. Bewerbungsaussichten und Herausforderungen
Die Industrialisierung von Solarglas steht immer noch Herausforderungen, einschließlich der Kostenkontrolle (z. B. hohe Investitionen in Magnetron -Sputtergeräte), der einheitlichen Beschichtung in großem Maßstab (Filmdicke Abweichung von weniger als ± 2 Nm für große Glasoberflächen) und Recyclingtechnologien (einschließlich der Erhöhung von Schwermetallbeschichtungen). Zukünftige Entwicklungsrichtungen umfassen:
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Spezifisches Glas für Perovskit - Silizium -Tandemzellen: Entwicklung von speziellem Glas mit hoher UV -Übertragung, um die Perovskit -Absorberschicht zu ergänzen;
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Intelligente Dimmintegration: Einbeziehung einer elektrochromen Schicht (wie Wo₃), um eine dynamische Schattierung und synergistische Stromerzeugung zu erreichen;
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Null - Kohlenstoffherstellung: Ersetzen des traditionellen Erdgasglühs durch die Technologie zur Reduzierung der grünen Wasserstoff, um die Kohlenstoffemissionen der Lebenszyklus zu reduzieren.
Abschluss
Die Solarglasherstellungstechnologie integriert innovative Ansätze in die Materialwissenschaft, die optische Technik und die Energietechnologie. Die verbesserte Leistung fördert direkt die weit verbreitete Einführung der Integration und verteilten Energiesysteme für Photovoltaikgebäude. Durch kontinuierliche Optimierung von Materialsystemen und Herstellungsprozessen hat Solarglas das Potenzial, eines der wichtigsten unterstützenden Materialien für die Erreichung globaler Kohlenstoffneutralitätsziele zu werden.
