[發明專利]一種具有自清潔效果的減反射鍍膜玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 201210290968.3
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN102838288A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 夏衛文;賴博淵;王德標;趙建楊;董天鵬
• 申請（專利權）人: 浙江格拉威寶玻璃技術有限公司
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;沈相權

技術領域

本發明涉及太陽能電池用封裝玻璃的制造領域，特別涉及一種具有自清潔效果的減反射鍍膜玻璃及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著能源價格上漲和人們環保意識漸強，世界各國紛紛出臺能源戰略以促進對風能、生物能、太陽能等新能源的利用和開發。其中，太陽能光伏發電有清潔、安全、適用廣泛廣等優點，其發展也倍受矚目。我國的太陽能電池產能及裝機量巨大，光伏電站已進入規模化的建設階段。太陽能電池組件在使用時，光線必須先透過最上層的封裝玻璃入射電池組件再由內部的硅基芯片轉化為電能。光通過封裝玻璃時的光損失分別為玻璃組分的光吸和玻璃前后表面上的反射。通過精選料和改進生產設備盡量減少Fe³⁺的引入量，玻璃的光吸收可以低于0.5%，這種玻璃也稱為超白玻璃。超白玻璃的折射率約為1.55，與空氣界面處反射率約為4%，而要進一步提高玻璃的透過率，讓更多的光子進入組件轉化為電能，就需要在玻璃表面上加鍍減反射膜層。采用磁控濺射可以實現精密的多層光學膜系，極大地減少玻璃表面反射。但是，出于對膜層成本和生產效率的考慮，目前市場上超白玻璃主要采用溶膠凝膠鍍膜工藝，在其表面獲得單層由納米SiO₂顆粒堆積形成的、含有大量孔隙的低折射率減反射膜層。

太陽能電池組件暴露在大氣中長時間工作，由于超白玻璃表面的減反射膜層含有大量納米顆粒和孔隙，這使得外界中的塵埃、酸堿物質、油漬、有機物高分子等污垢容易吸附并進入膜層內部，長時間附著累積后導致鍍膜玻璃的透光率大幅下降甚至對膜層造成破壞、降低整個組件的功率輸出，而頻繁的為太陽能電池組件做清潔維護既不方便也不安全還產生較大的浪費。對于大規模、多機組的太陽能光伏電站來說，這種光電損失是相當可觀的。研究表明，TiO₂納米顆粒及其涂層具有很強的自清潔功能，在紫外光的作用下釋放負離子，有超親水、加速降解有機物的作用。將含有TiO₂的膜層加鍍在太陽能電池蓋板玻璃表面，可通過雨水自然沖刷實現組件的自清潔效果，這將有利于長期的保證組件較高的轉換效率、降低電站維護成本。

大量研究表明，含有60~80%?TiO₂的TiO₂-SiO₂混合膜層有非常好的自清潔效果。但是，由于TiO₂的折射率較高(n_d~?2.5)，將其大量引入SiO₂單層多孔膜中將使得膜層折射率大幅攀升而失去減反射效果，因此要獲得具有自清潔效果的減反射膜層，難以簡單地通過調整單層膜層組分來實現。公開號為CN102061111的中國發明專利申請中提供了含有TiO₂的單層SiO₂減反射涂料，其中SiO₂與金屬氧化物摩爾含量僅為100:0.01~10，難以保證膜層的自清潔效果。R.?Prado等人(SOL?ENERG?MAT?SOL?C?94?(2010)?1081)對溶膠凝膠法制備的頂層為多孔TiO₂自清潔膜、內層為多孔SiO₂減反射膜的鍍膜玻璃進行了研究，結果表明即使TiO₂膜層有很高孔隙率且厚度在60nm以下時，其對SiO₂減反射膜層仍存在一定的影響。又如，公開號為CN10210810的發明申請中提供了一種玻璃復合材料，其先在玻璃表面施鍍SiO₂減反射膜層并涂覆樹脂層，再在樹脂層上施鍍TiO₂層，最后經400℃左右高溫處理后獲得TiO₂/SiO₂雙層膜，其中?TiO₂膜層的厚度約為50?nm，但是這種方法過程繁瑣而且樹脂層的引入會導致兩個層膜間結合力大幅下降，并進一步降低表層?TiO₂多孔膜層的機械強度。