การวิเคราะห์วัสดุหลักและคุณสมบัติของกระจกสุริยะ

กระจกแสงอาทิตย์เป็นวัสดุหลักสำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และการสร้าง - ระบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการ (BIPV) มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพประสิทธิภาพการแปลงเซลล์แสงอาทิตย์ความต้านทานสภาพอากาศและอายุการใช้งาน วัสดุหลักของมันมักจะประกอบด้วยชั้นกระจกฐานและการเคลือบฟังก์ชั่นหรือ interlayer การรวมกันของวัสดุเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างความสมดุลของตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่สำคัญเช่นการส่งผ่านแสงการสะท้อนแสงอินฟราเรดความต้านทานต่อแรงกระแทกและความทนทาน ต่อไปนี้อธิบายวัสดุกระจกพื้นฐานและวัสดุดัดแปลงการทำงาน

1. วัสดุกระจกฐาน

ชั้นฐานของแก้วแสงอาทิตย์นั้นทำจากแก้วลอยตัวสูง - การส่งผ่านกระจกลอยตัวส่วนใหญ่ประกอบด้วยซิลิเกตรวมถึงซิลิกอนไดออกไซด์ (Sio₂ประมาณ 70%- 72%), โซเดียมออกไซด์ (Na₂o, 12%{11}} 15%) ออกไซด์ (MGO) และอลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂o₃) ทรายควอตซ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง (เนื้อหา SIO ₂มากกว่าหรือเท่ากับ 99%) เป็นวัตถุดิบหลักที่กำหนดการส่งผ่านแสง การหลอมละลายที่อุณหภูมิสูงสร้างโครงสร้างที่สม่ำเสมอลงอย่างสม่ำเสมอลดการกระเจิงของแสงและโดยทั่วไปจะได้รับการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้สูงกว่า 90% (เทียบกับประมาณ 85% -88% สำหรับแก้วสถาปัตยกรรมทั่วไป)

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แสงต่อไปผลิตภัณฑ์ - จะใช้ประโยชน์จาก Ultra - แก้วลอยน้ำ (ปริมาณเหล็กน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.015%) ปริมาณธาตุเหล็กต่ำช่วยลดการดูดซึมสเปกตรัมสีเขียวอย่างมีนัยสำคัญส่งผลให้แก้วเกือบไม่มีสีและโปร่งใส สิ่งนี้ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผนังม่านเซลล์แสงอาทิตย์และสกายไลท์ซึ่งการทำซ้ำสีเป็นสิ่งสำคัญ นอกจากนี้การควบคุมเส้นโค้งการหลอมในระหว่างกระบวนการหลอมละลายช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความเครียดภายในของแก้วปรับปรุงความต้านทานต่อแรงดันลมและการกระแทกด้วยความร้อน (ตัวอย่างเช่นการรักษาความปลอดภัยตามมาตรฐาน GB/T 15763.1-2009 โดยมีความเครียดจากการบีบอัดพื้นผิวมากกว่า

ii. วัสดุดัดแปลงหน้าที่

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสร้างพลังงานและความสามารถในการปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมของกระจกแสงอาทิตย์ชั้นการทำงานเฉพาะจะต้องรวมเข้ากับพื้นผิวหรือโครงสร้าง เลเยอร์เหล่านี้แบ่งออกเป็นสามประเภทต่อไปนี้:

1. Anti - การเคลือบสะท้อนแสง (อาร์ค)

อาร์คมักจะประกอบด้วยซิลิคอนไดออกไซด์ (sio₂) - ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TIO₂) คอมโพสิตนาโนฟิลม์ โดยการควบคุมความหนาของฟิล์ม (ประมาณ 100 - 150 นาโนเมตรประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้) พวกเขาสร้างเอฟเฟกต์การรบกวนการทำลายล้างลดการสะท้อนแสงของพื้นผิวแก้วจาก 8%- 10% ผลิตภัณฑ์บางอย่างใช้วิธี Sol-Gel เพื่อสร้างหลายชั้นระบบการเคลือบดัชนีการฟื้นฟูที่ให้คะแนนการขยายช่วงสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น (ครอบคลุมช่วง 380-1100 นาโนเมตร)

2. เลเยอร์สะท้อนแสงอินฟราเรด (ต่ำ - e หรือฟิล์มเลือกเซลล์แสงอาทิตย์)

To address the temperature sensitivity of photovoltaic modules (crystalline silicon cell efficiency decreases by approximately 0.4% for every 1°C increase in temperature), some solar glass incorporates metal oxide or silver-based composite films (such as indium tin oxide (ITO), silicon nitride (Si₃N₄), or silver-nickel-chromium alloy laminates). These selectively reflect thermal radiation in the near-infrared band (700-2500nm), reducing heat buildup within the module. For example, a single silver Low-E film can achieve an infrared reflectivity exceeding 70%, while a double silver film can further increase this to 85%, while maintaining high visible light transmittance (>85%).

3. interlayer หรือ encapsulant

ในการใช้งานโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์แก้วพลังงานแสงอาทิตย์มักจะลามิเนตด้วย interlayer ของ polyvinyl butyral (PVB) หรือเอทิลีนไวนิลอะซิเตท (eva) สร้าง "แก้ว - eva/เซลล์ - eva - โครงสร้าง" PVB เสนอการต้านทานแรงกระแทกที่ยอดเยี่ยมและ UV - คุณสมบัติการปิดกั้น (การส่งผ่าน<1%), making it suitable for architectural safety glazing. EVA, however, has become a mainstream encapsulation material due to its stronger adhesion to silicon cells (forming a three-dimensional network structure after cross-linking and curing). Its transmittance exceeds 90% and it can withstand long-term thermal cycling from -40°C to 120°C.

iii. นวัตกรรมวัสดุสำหรับสถานการณ์พิเศษ

With technological advancements, some new solar glass technologies are exploring perovskite quantum dot-doped glass (using a sol-gel method to uniformly disperse photosensitive materials within a glass matrix for broad-spectrum absorption) or flexible polymer-based glass (such as PET-glass composites, suitable for curved photovoltaic buildings). Furthermore, self-cleaning glass, coated with a titanium dioxide (TiO₂) photocatalytic film, decomposes organic matter and dirt under UV light. Combined with a hydrophobic coating (contact angle >100 องศา) ลดการยึดเกาะของฝุ่นลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาเพิ่มเติม

โดยสรุปการออกแบบวัสดุกระจกพลังงานแสงอาทิตย์เป็นการผสมผสานที่ครอบคลุมของวัสดุด้านวิทยาศาสตร์วัสดุวิศวกรรมแสงและเทคโนโลยีพลังงาน แกนกลางของมันอยู่ในการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงเซลล์แสงอาทิตย์ให้สูงสุดในขณะที่มั่นใจในความปลอดภัยของโครงสร้างผ่านการส่งผ่านแสงสูงของกระจกฐานและการควบคุมที่แม่นยำของเลเยอร์การทำงาน เนื่องจากความต้องการการรวมอาคารเซลล์แสงอาทิตย์เติบโตขึ้นในอนาคตวัสดุคอมโพสิตที่รวมการออกแบบสุนทรียศาสตร์เข้ากับประสิทธิภาพสูงจะกลายเป็นความสำคัญของการวิจัยและพัฒนา