Sončno steklo, nov material, ki združuje svetlobno prepustnost s fotovoltaično proizvodnjo električne energije, ima pomembno vrednost uporabe pri gradnji - integrirane fotovoltaike (BIPV), inkapsulacije sončnih celic in energije - učinkovite zgradbe. Njegova temeljna funkcija je učinkovito absorbiranje ali prenos sončnega sevanja, medtem ko ga pretvori v električno energijo ali optimizira učinkovitost prenosa energije. Ta članek sistematično pojasnjuje glavne metode priprave, ključne tehnične parametre in strategije optimizacije uspešnosti za sončno steklo.
I. Klasifikacija in osnovne zahteve sončnega stekla
Sončno steklo lahko razdelimo v tri kategorije na podlagi njegove funkcije:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) in vremenska odpornost.
2. Fototermalno pretvorbo steklo: absorbira sončno sevanje skozi prevleko in ga pretvori v toploto, pri čemer je ključna selektivna površinska absorpcijska prevleka.
3. Transparentno prevodno steklo: vključuje prozorne prevodne okside (na primer ITO in FTO) in se uporablja kot elektrodna plast za tanke - filmske sončne celice.
Osnovne zahteve glede zmogljivosti vključujejo: optično prepustnost (vidna svetloba), infrardeča odbojnost (zmanjšanje izgube toplote), mehanska trdnost (odpornost na tlak vetra in udarce) in kemična stabilnost (odpornost na UV staranje).
Ii. Metode proizvodnje in procesne tokove
1. Izboljšave procesa s plavajočm steklom
Tradicionalna proizvodnja plavajočega stekla vključuje izravnavo staljenega stekla v kositrni kopeli, da tvori kozarec. Sončno steklo se na tej podlagi sooča s še večjimi potrebami po čistosti in površini. Ključne izboljšave vključujejo:
• Nizka - formulacija železa: zmanjšanje vsebnosti železovega oksida na manj kot 0,01% (v primerjavi z 0,1% do 0,3% za konvencionalno steklo) znatno izboljša prepustnost svetlobe;
• V - linijski prevleki: Anti - odsevni premazi ali plasti se odlagajo v float žareče lehr prek kemičnega odlaganja hlapov (CVD) ali sol- metode gela. Na primer, večplastni SiO₂ - Tio₂ lahko povečajo prepustnost vidne svetlobe na več kot 95%.
2. tehnologija vakuumskih premazov brez povezave
Za visoko - Performance Fotovoltaično steklo, brez povezave z magnetronom ali izhlapevanjem elektronskega žarka je glavna izbira:
• Magnetron škropljenje: deponi silicijevega nitrida (sinₓ) ali indijeve kositrne okside (ITO) tanke filme na stekleni podlagi. Film SINₓ zagotavlja tako anti - odsev (njegov lomni indeks je mogoče prilagoditi med 1,9 in 2.1) in zaščito pasivacije.
• Oblikovanje večplastnih: Z izmenično nanašanje visokega - refrakcije - indeksni materiali (na primer tio₂) in nizke - loma - indeksni materiali (na primer sio₂), polno - spektralno učinkovitost spektralnega prenosa. Na primer, dvojno - srebrno nizko - e steklo lahko odraža več kot 80% infrardečega sevanja.
3. Sol - metoda gela in prevleka za rešitve
Nizke - stroškovne rešitve pogosto uporabljajo postopek gela Sol - za pripravo funkcionalnih prevlek nanoScale:
• Tio₂ fotokatalitični premazi: Fotokatalitični premazi titanov dioksid (TiO₂) tvorijo hidroliziranje titanov alkoksidov, da tvorijo enakomerno sol. Ta sol se nato namoči - prevlečen ali zavrti - prevlečen, ki mu sledi toplotna obdelava, da se samo - čistilni in UV filtrirni lastnosti.
• Kvantno doping: CDSE ali PBS kvantne pike se vnesejo v gel matrico, da se spektralni odziv razširi na infrardeče regije blizu -, zaradi česar so primerne za tandem sončne celice.
Iii. Ključne tehnologije optimizacije uspešnosti
1. Anti - Reflection in anti -
S teoretičnimi izračuni (npr. Fresnelova enačba) se ujemajo gradienti loma indeksa zraka (n=1.0), prevleka (n ≈ 1,3–1,5) in steklo (n ≈ 1,5). Na primer, dvojni - plast Mgf₂ - prevleka sio₂ lahko zmanjša izgubo odraz s 4% na pod 1%.
2. Anti - PID (potencialna inducirana razgradnja) zdravljenje
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 Borosilikatno steklo).
3. Prilagodljiva in ukrivljena tehnologija, ki tvori površino
Za namestitev ukrivljenih arhitekturnih površin se lahko za proizvodnjo ukrivljenega fotonapetosnega stekla s polmerom manj kot 500 mm uporabimo fleksibilne polimerne kompozitne procese (na primer PET/ETFE substrate, vezane na ultra - tanko steklo) ali vroče upogibanje. To zahteva nadzorovano žarjenje, da se prepreči razpokanje stresa.
Iv. Možnosti in izzivi prijave
Industrializacija sončnega stekla se še vedno sooča z izzivi, vključno z nadzorom stroškov (npr. Visoke naložbe v magnetronsko razprševalno opremo), doseganje enakomernega premaza v velikem obsegu (odstopanje debeline filma, ki je manj kot ± 2nm za velike steklene površine), in tehnologije recikliranja (vključno z razstrupljanjem težkih kovinskih premazov). Prihodnja navodila za razvoj vključujejo:
•
Specifično steklo za Perovskite - silikonske tandemske celice: razvijanje specializiranega stekla z visoko UV prepustnostjo za dopolnitev plasti absorberja Perovskita;
•
Inteligentna integracija zatemnitve: Vključitev elektrokromne plasti (na primer WO₃) za doseganje dinamičnega senčenja in sinergistične proizvodnje energije;
•
Zero - proizvodnja ogljika: zamenjava tradicionalnega žarjenja zemeljskega plina z zeleno tehnologijo za zmanjšanje vodika za zmanjšanje emisij ogljika v življenjskem ciklu.
Zaključek
Tehnologija proizvodnje sončnega stekla vključuje inovativne pristope v znanosti o materialih, optičnem inženiringu in energetski tehnologiji. Njegova izboljšana zmogljivost neposredno spodbuja široko sprejetje integracije fotovoltaične stavbe in porazdeljenih energetskih sistemov. Z neprekinjeno optimizacijo materialnih sistemov in proizvodnih procesov lahko sončno steklo postane eden ključnih podpornih materialov za doseganje globalnih ciljev nevtralnosti ogljika.
