วิธีการเตรียมกระจกแสงอาทิตย์และเทคโนโลยีแอปพลิเคชัน

Solar Glass ซึ่งเป็นวัสดุใหม่ที่รวมการส่งผ่านแสงเข้ากับการผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์มีค่าแอปพลิเคชันที่สำคัญในการสร้าง - เซลล์แสงอาทิตย์แบบบูรณาการ (BIPV), การห่อหุ้มเซลล์แสงอาทิตย์และพลังงาน - อาคารที่มีประสิทธิภาพ ฟังก์ชั่นหลักของมันคือการดูดซับหรือส่งรังสีแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่แปลงเป็นไฟฟ้าหรือเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงาน บทความนี้อธิบายวิธีการเตรียมหลักอย่างเป็นระบบพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญและกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพสำหรับกระจกสุริยะ

I. การจำแนกประเภทและข้อกำหนดพื้นฐานของกระจกสุริยะ

กระจกแสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามฟังก์ชั่นของมัน:

1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) และความต้านทานต่อสภาพอากาศ

2. กระจกแปลงอมตะ: ดูดซับรังสีแสงอาทิตย์ผ่านการเคลือบและแปลงเป็นความร้อนด้วยการเคลือบผิวการดูดซับที่เลือกเป็นกุญแจสำคัญ

3. แก้วนำไฟฟ้าโปร่งใส: รวมออกไซด์นำไฟฟ้าแบบโปร่งใส (เช่น ITO และ FTO) และใช้เป็นชั้นอิเล็กโทรดสำหรับบาง ๆ - เซลล์แสงอาทิตย์ฟิล์ม

ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพพื้นฐาน ได้แก่ : การส่งผ่านแสง (แสงที่มองเห็นได้), การสะท้อนแสงของอินฟราเรด (ลดการสูญเสียความร้อน), ความแข็งแรงเชิงกล (ความต้านทานต่อแรงดันลมและผลกระทบ) และความเสถียรทางเคมี (ความต้านทานต่อการชราภาพ UV)

ii. วิธีการผลิตหลักและการไหลของกระบวนการ
1. การปรับปรุงกระบวนการแก้วลอยน้ำ

การผลิตแก้วลอยแบบดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับกระจกหลอมเหลวแบนในอ่างดีบุกเพื่อสร้างแก้ว กระจกแสงอาทิตย์บนพื้นฐานนี้ต้องเผชิญกับความต้องการความบริสุทธิ์และความเรียบของพื้นผิวที่สูงขึ้น การปรับปรุงที่สำคัญ ได้แก่ :

•ต่ำ - สูตรเหล็ก: การลดปริมาณเหล็กออกไซด์ให้ต่ำกว่า 0.01% (เทียบกับ 0.1% ถึง 0.3% สำหรับแก้วทั่วไป) ช่วยเพิ่มการส่งผ่านแสงอย่างมีนัยสำคัญ

•ใน - การเคลือบบรรทัด: anti - การเคลือบหรือเลเยอร์การสะท้อนกลับในการหลอม Float การหลอม Lehr ผ่านการสะสมไอสารเคมี (CVD) หรือ Sol - วิธีเจล ตัวอย่างเช่นsio₂ - tio₂หลายชั้นสามารถเพิ่มการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้มากกว่า 95%

2. เทคโนโลยีการเคลือบสูญญากาศออฟไลน์

สำหรับแก้วเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง- ประสิทธิภาพการเคลือบแบบออฟไลน์ magnetron หรือการเคลือบลำแสงอิเล็กตรอนเป็นตัวเลือกกระแสหลัก:

• Magnetron Sputtering: สะสมซิลิกอนไนไตรด์ (SINₓ) หรือฟิล์มบาง ๆ ของอินเดียม (ITO) บนพื้นผิวแก้ว ฟิล์มSinₓให้ทั้งการต่อต้าน - การสะท้อน (ดัชนีการหักเหของมันสามารถปรับได้ระหว่าง 1.9 และ 2.1) และการป้องกันการพาสซีฟ

•การออกแบบหลายชั้น: โดยการสลับการสะสมของวัสดุดัชนีสูง - - วัสดุดัชนี (เช่นtio₂) และต่ำ - การหักเห ตัวอย่างเช่น double - Silver Low - e แก้วสามารถสะท้อนการแผ่รังสีอินฟราเรดได้มากกว่า 80%

3. โซล - วิธีเจลและการเคลือบโซลูชัน

ต่ำ - โซลูชั่นต้นทุนมักใช้โซล - กระบวนการเจลเพื่อเตรียมการเคลือบระดับนาโนสเกล:

•การเคลือบด้วยโฟโตคะตาไลติก: ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TIO₂) การเคลือบโฟโตคะตาไลติกเกิดจากการไฮโดรไลซ์ไทเทเนียมอัลคอกไซด์เพื่อสร้างโซลสม่ำเสมอ โซลนี้จะถูกจุ่ม - เคลือบหรือหมุน - เคลือบตามด้วยการรักษาความร้อนเพื่อให้ตัวเอง - การทำความสะอาดและคุณสมบัติการกรอง UV ต่อแก้ว

•ควอนตัมยาสลบ: จุดควอนตัม CDSE หรือ PBS ถูกนำเข้าสู่เมทริกซ์เจลเพื่อขยายการตอบสนองทางสเปกตรัมไปยังพื้นที่ใกล้ -} ทำให้เหมาะสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบตีคู่

iii. เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพที่สำคัญ
1. Anti - การสะท้อนและ anti - การออกแบบการสะท้อนกลับ

ผ่านการคำนวณเชิงทฤษฎี (เช่นสมการ Fresnel) การไล่ระดับสีดัชนีการหักเหของอากาศ (n=1.0) การเคลือบ (n ≈ 1.3–1.5) และแก้ว (N ≈ 1.5) ตัวอย่างเช่นเลเยอร์ double - mgf₂ - การเคลือบSio₂สามารถลดการสูญเสียการสะท้อนจาก 4% เป็นต่ำกว่า 1%

2. Anti - PID (การย่อยสลายที่เกิดจากศักยภาพ)

ในการแก้ไขปัญหา PID ในโมดูลซิลิคอนซิลิคอนผลึก, ความยาว - โมดูลการย่อยสลายโมดูลสามารถควบคุมได้น้อยกว่า 1% โดยการเพิ่มเลเยอร์ไอออนโลหะอัลคาไล กระจก).

3. เทคโนโลยีการขึ้นรูปพื้นผิวที่ยืดหยุ่นและโค้ง

เพื่อรองรับพื้นผิวสถาปัตยกรรมโค้งกระบวนการคอมโพสิตพอลิเมอร์ที่ยืดหยุ่น (เช่นสารตั้งต้น PET/ETFE ยึดติดกับ Ultra - แก้วบาง ๆ ) หรือการดัดแบบร้อนสามารถใช้ในการผลิตแก้วเซลล์แสงอาทิตย์โค้งที่มีรัศมีน้อยกว่า 500 มม. สิ่งนี้ต้องมีการควบคุมการหลอมเพื่อป้องกันการแตกร้าวของความเครียด

iv. โอกาสในการใช้งานและความท้าทาย

อุตสาหกรรมของกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงเผชิญกับความท้าทายรวมถึงการควบคุมต้นทุน (เช่นการลงทุนสูงในอุปกรณ์สปัตเตอร์แม็กตรอน) การเคลือบเครื่องแบบในขนาดใหญ่ (เบี่ยงเบนความหนาของฟิล์มน้อยกว่า± 2nm สำหรับพื้นผิวแก้วขนาดใหญ่) และเทคโนโลยีการรีไซเคิล ทิศทางการพัฒนาในอนาคต ได้แก่ :

•

แก้วเฉพาะสำหรับ perovskite - เซลล์ซิลิคอนตีคู่: การพัฒนาแก้วพิเศษที่มีการส่งผ่านรังสี UV สูงเพื่อเติมเต็มชั้นดูดซับ perovskite;

•

การรวมตัวของอัจฉริยะสลัว: รวมเลเยอร์อิเล็กโทรโครมิก (เช่นWO₃) เพื่อให้ได้การแรเงาแบบไดนามิกและการสร้างพลังงานเสริมแรง;

•

Zero - การผลิตคาร์บอน: การแทนที่ก๊าซธรรมชาติการหลอมแบบดั้งเดิมด้วยเทคโนโลยีการลดไฮโดรเจนสีเขียวเพื่อลดการปล่อยคาร์บอนวงจรชีวิต

บทสรุป

เทคโนโลยีการผลิตแก้วพลังงานแสงอาทิตย์ผสมผสานแนวทางที่เป็นนวัตกรรมในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุวิศวกรรมแสงและเทคโนโลยีพลังงาน ประสิทธิภาพที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นโดยตรงส่งเสริมการใช้งานการรวมอาคารเซลล์แสงอาทิตย์และระบบพลังงานแบบกระจายอย่างกว้างขวาง ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องของระบบวัสดุและกระบวนการผลิตแก้วแสงอาทิตย์มีศักยภาพที่จะกลายเป็นหนึ่งในวัสดุสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการบรรลุเป้าหมายความเป็นกลางคาร์บอนทั่วโลก