[發明專利]高透射率玻璃

有效

• 申請號: 201180042227.7
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN103080030A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: L·J·舍勒斯塔克
• 申請（專利權）人: PPG工業俄亥俄公司
• 主分類號: C03C3/087
• 分類號: C03C3/087;C03C4/00;C03C4/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 孫悅

相關申請的交叉參考

本申請要求2010年9月3日提交的美國臨時申請61/379,772的優先權，其全部內容通過引用并入本文。

發明背景

1.發明領域

本發明總體涉及具有高紅外透射率和高可見光透射率的玻璃，更具體地涉及具有低鐵含量和低錳含量的高透射率浮法玻璃。

2.技術考慮因素

太陽能電池(光伏電池)和太陽能鏡被用于發電領域中。太陽能電池將太陽能轉化為電能。太陽能電池典型地具有高透射率蓋板，例如玻璃蓋板，太陽能通過所述蓋板到達太陽能電池的內部。太陽能鏡被用于反射太陽能。太陽能鏡典型地具有保護玻璃基底。太陽能通過所述基底達到反射涂層，其將太陽能反射回去通過所述玻璃基底以將太陽能導向指定區域。

用于太陽能電池和太陽能鏡的玻璃優選地具有在高于380納米(“nm”)的電磁波譜中的高透射率，例如在可見光范圍和紅外范圍(“IR”)內的高于90%的透射率。這些制品還優選地具有在可見光范圍和紅外范圍內的低吸收率，例如低于2%。所述電磁波譜中的特定可見光和IR范圍以及峰值透射率根據光伏電池的半導體材料而變化。例如和不限于所討論的，對于硅光伏太陽能電池，優選的可見光和IR波長范圍處于380-1200nm的范圍內，以及峰值透射率處于約900nm-950nm。

一般地，在浮法玻璃的制造中，將玻璃批料熔融。將熔融的玻璃精細化(fined)并均質化，并當其在熔融金屬浴上浮動時通過可控地降低熔融玻璃的溫度而將經過精制和均質化的熔融玻璃成形為浮法玻璃條帶。典型地批料包括砂石、蘇打灰、石灰石、白云石和鹽餅。盡管蘇打灰和鹽餅的鐵含量天然地非常低，但是其余物料、特別是砂石可能就有相當大濃度的鐵，除非它們經過化學處理除去了所述鐵。

與玻璃中的鐵有關的一個問題是，通常，鐵含量(特別是FeO)越高，所述玻璃的透光率越低。對于要求高透光率的應用而言，使用特殊的天然地具有低鐵含量的砂石或者已經經過化學處理以除去鐵的砂石。然而，這會增加所得玻璃的費用。具有以Fe₂O₃計的低的總鐵含量、例如小于約0.025重量%(下文還稱作“wt%”或者“wt.%”)的玻璃常規地被稱為低鐵玻璃。鐵不是被有意添加到批料中的，而是作為批料的成分中的雜質存在的。

盡管低鐵玻璃中的鐵含量低，但是對于太陽能電池而言，希望的是盡可能地減少所述玻璃中亞鐵(Fe⁺²)的重量百分比以使得所述玻璃在電磁波譜的可見光和IR范圍中的透射率最大化和使得所述玻璃在電磁波譜的可見光和IR范圍中的吸收最小化。三價鐵(Fe⁺³)形式的鐵是與亞鐵形式的鐵相比效力較低的著色劑，以及使得所述玻璃的透射譜向著黃色偏移并使其偏離玻璃中亞鐵的常見綠藍效應(green-blue?effect)。換句話說，增加三價鐵形式的鐵同時減少亞鐵形式的鐵增大了所述玻璃在可見光和IR范圍中的透射率并減小了所述玻璃在可見光和IR范圍中的吸收。

一種降低所述玻璃中亞鐵的重量百分比的技術將在玻璃批料中包含氧化劑。過去，氧化劑例如NaNO₃、CeO₂、Sb₂O₃、和As₂O₃已經被添加至所述玻璃組合物中以減少FeO的量。然而，這些以往的氧化劑本身具有包括加工、環境和安全顧慮的缺點。例如，NaNO₃會引起NOx排放的問題以及As₂O₃是有毒的。由于錫浴中導致玻璃中的灰色條紋的反應，Sb₂O_3和As₂O₃與浮法玻璃工藝部不相容。已經發現當暴露于陽光達延長的時間時具有CeO₂的玻璃會出現“暴曬”。“暴曬”或者“暴曬作用”是指將具有二氧化鈰的低鐵玻璃暴露于陽光導致該玻璃從淺黃色變成淺藍色，這是由于Ce⁺³被光氧化成Ce⁺⁴并且Fe⁺³被光還原成Fe⁺²。藍色Fe⁺²比黃色Fe⁺³吸收更多的光，這使得所述玻璃的透射率降低并使得所述太陽能電池的電輸出減少。

如現在可以意識到的，提供與所述浮法玻璃相容的如下低鐵玻璃體系是有利的，該體系具有低的亞鐵形式(Fe⁺²)的鐵含量并且不具有與現有玻璃相關的暴曬問題。

發明概述