[發明專利]光伏真空窗戶及其制造方法

有效

• 申請號: 200810091734.X
• 申請日: 2008-04-14
• 公開（公告）號: CN101560864A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 李沅民;楊與勝
• 申請（專利權）人: 福建鈞石能源有限公司
• 主分類號: E06B5/00
• 分類號: E06B5/00;E06B3/66;H01L31/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波;張 波

技術領域

本發明涉及太陽能光伏建筑構件，具體涉及光伏真空窗戶及其制造方法。?

背景技術

太陽能光伏發電是獲得有利于環境的可再生能源的重要途徑之一。由于人們對清潔、安全、可持續并且可靠的能源需求的增加，光伏(PV)系統正在迅速擴大它在能源和產業技術開發方面的市場。薄膜太陽能電池代表著光伏技術的發展趨勢。基于氫化硅薄膜的太陽能電池(光伏或光電器件)具有低成本，便于大面積制造集成等優點。光伏模塊能夠替換一些建筑構件，這樣就可以部分抵消在建筑物墻面、屋頂和窗戶上安裝光伏設備的額外費用。光伏建筑一體化(BIPV)還使人們方便地使用可獨立于電網的電能。?

氫化非晶硅(a-Si)薄膜，以及包括納米硅的相關的具有各種光能帶隙的氫化硅薄膜合金，適合制作各種不同既定厚度的光吸收材料，已成為商業化生產光伏模板(模塊)的一個相對成熟的分支。薄膜硅光電器件原材料成本低、覆蓋面積大、效益好，尤其是它很容易和像窗口、屋頂、墻面這樣的建材相結合，不需要額外土地，適合城市和人口稠密的地區。由于其光學帶隙相對寬，非晶硅特別適合制作部分透光的BIPV產品，這種光電產品的透明度是可以由生產過程控制的。比如，在一個具有p-i-n結構的光伏器件中，通過調節薄膜硅i層的厚度，其光透明度可被改變。在這里“i”是指非摻雜的、活性的光吸收層(“本征”層)。這些非晶硅半導體層的作用是把光能轉化成電能(光電轉換)。另外一種制成部分透明的薄膜硅BIPV模板的方法是，用激光技術把硅薄膜和電極薄膜有選擇性地從原本不透明光伏板中移除(激光刻膜，laser?scribe)，這樣光可以透過被激光處理過的區域。因此，光伏板的透明度就由不再產生光電能量的“開口區域”來決定。半透明或部分透明的建筑物光伏玻璃窗或“天窗”，也可有選擇地讓光色進入內部，從而增強了建筑物的美學吸引力。?

在制作BIPV模塊時，玻璃是一種流行的選擇，因為玻璃是窗戶的主要材料，而且其化學性能穩定、耐用，并且和非晶硅/納米硅光伏模板的加工程序和應用環境兼容。BIPV必須能夠長時間地經受各種氣候條件的考驗。因此，玻璃制的非晶硅/納米硅BIPV產品因其具有發電器和建筑模塊的雙重功效而備受矚目。在玻璃制非晶硅BIPV器件中，典型的結構包括一個玻璃基板、一個透明導電氧化物(TCO)薄膜制的前電極、多個不同類型的非晶硅薄膜(通常是p-i-n諸層)、另一個透明導電氧化物(如氧化鋅)薄膜層，通常還有一個金屬膜作為后電極來收集和傳輸光電流。這些膜層又和另外一層玻璃通過密封粘合劑而組合，使所有的這些薄膜夾在兩層玻璃片之間得到保護，從而具有抵抗各種天氣自然力侵擾的優良性能。這種產品壽命長，防風雨，具有足夠的機械強度。?

不管是哪種建筑，用窗戶作外層都是最不絕緣(絕熱)的。它在冬天導致大量的熱量流失，卻在夏天讓室內獲得更多的熱量。因此，出于增強能量利用效率、減少能量流失以保護環境的目的，玻璃窗要抑制能量從一面到另一面的傳遞。最近幾年，低輻射玻璃窗越來越受歡迎，這種玻璃窗能夠減少內層和外層之間與輻射有關的熱傳遞，可用于建筑物或其它封閉式結構，如汽車等。雙層玻璃窗(俗稱‘中空玻璃窗’)也越來越流行，這種窗戶兩層玻璃之間被空氣間隙或惰性氣體(如氬氣)隔開。雙層玻璃窗可以增強結構的R值。R值是一個建筑材料和元件的導熱能力的計量單位。R值越高，材料的抑制熱量交換(熱絕緣)能力越強，越能減少能量損失。低輻射玻璃窗通常包含一個框架，該框架把一層低輻射玻璃和另外一層普通玻璃(未經鍍膜的)固定起來，兩層玻璃之間有一段空氣間隙。這種雙層玻璃窗的R值可高達20-25，而普通單層的玻璃窗R值約為10。當兩片玻璃中的一片為太陽能電池板(光伏模板)的時候，這種雙層玻璃結構不僅因其高R值而更隔熱(節能)，同時還可以在陽光照射下發電。這種窗戶的R值可接近30。?