Saulės stiklas, nauja medžiaga, apjungianti šviesos pralaidumą su fotoelektrinės energijos generavimu, turi didelę pritaikymo vertę kuriant - integruotą fotoelektrą (BIPV), saulės elementų kapsulę ir energiją - efektyvūs pastatai. Pagrindinė jo funkcija yra efektyviai absorbuoti ar perduoti saulės spinduliuotę, tuo pačiu paverčiant ją elektra arba optimizuojant energijos perdavimo efektyvumą. Šis straipsnis sistemingai paaiškina pagrindinius paruošimo metodus, pagrindinius techninius parametrus ir saulės stiklo veiklos optimizavimo strategijas.
I. Saulės stiklo klasifikacija ir pagrindiniai reikalavimai
Saulės stiklas gali būti suskirstytas į tris kategorijas pagal jo funkciją:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) ir atsparumas oro sąlygoms.
2.Fototerminis konvertavimo stiklas: absorbuoja saulės spinduliuotę per dangą ir paverčia ją šiluma, o raktas yra selektyvioji paviršiaus absorbcijos danga.
3. Skaidrus laidus stiklas: turi skaidrių laidžių oksidų (tokių kaip ITO ir FTO) ir naudojamas kaip elektrodo sluoksnis ploniems - plėvelės saulės elementams.
Pagrindiniai veikimo reikalavimai apima: optinį pralaidumą (matoma šviesa), infraraudonųjų spindulių atspindys (šilumos nuostolių mažinimas), mechaninis stipris (atsparumas vėjo slėgiui ir poveikiui) ir cheminis stabilumas (atsparumas UV senėjimui).
Ii. Pagrindiniai gamybos metodai ir proceso srautai
1. Plūdo stiklo proceso patobulinimai
Tradicinė plūdės stiklo gamyba apima išlydytą išlydytą stiklą skardos vonioje, kad susidarytų stiklas. Saulės stiklas, atsižvelgiant į tai, susiduria su dar didesniu grynumo ir paviršiaus lygumo reikalavimais. Pagrindiniai patobulinimai apima:
• Žemas - geležies kompozicija: geležies oksido kiekio sumažinimas iki 0,01% (palyginti su 0,1% iki 0,3% įprastiniam stiklui) žymiai pagerina šviesos pralaidumą;
• - linijos danga: anti - atspindžio dangos arba sluoksniai dedamos į plūdės atkaitinimą Lehr per cheminio garų nusėdimą (CVD) arba SOL - gelio metodus. Pavyzdžiui, SiO₂ - TiO₂ daugiasluoksniai gali padidinti matomą šviesos pralaidumą iki daugiau nei 95%.
2. Vokuuminės dangos technologija neprisijungus
Aukšto - efektyvumo fotoelektro stiklo, neprisijungusio magnetrono dulkinimo ar elektronų pluošto garinimo dangos, yra pagrindinis pasirinkimas:
• Magnetrono dulkinimas: silicio nitrido (sinₓ) arba indio alavo oksido (ITO) plonos plėvelės ant stiklo substrato. „Sinₓ“ plėvelė pateikia ir anti - atspindį (jo lūžio rodiklį galima sureguliuoti nuo 1,9 iki 2,1) ir apsaugos nuo pasyvumo.
• Daugiasluoksnis dizainas: Pakaitomis keičiant aukšto - lūžio - indekso medžiagų (tokių kaip TiO₂) ir žemos - refrakcijos - indekso medžiagos (tokios kaip SiO₂), pilnos -- spektro perdavimo efektyvumas yra optimizuotas. Pvz., Dvigubas - sidabrinis žemas - e stiklas gali atspindėti daugiau nei 80% infraraudonųjų spindulių radiacijos.
3. Sol - gelio metodas ir tirpalo danga
Mažai - išlaidų sprendimams dažnai naudojami SOL - gelio procesas, kad būtų galima paruošti nanoskalės funkcines dangas:
• TiO₂ fotokatalitinės dangos: titano dioksido (TiO₂) fotokatalitinės dangos susidaro hidrolizuojant titano alkoksidus, kad susidarytų vienodas SOL. Tada šis SOL yra panardinamas - padengtas arba nugara - padengtas, po to - termiškai apdorojant, kad būtų suteiktas savęs - valymo ir UV filtravimo savybės į stiklą.
• Kvantinis dopingas: CDSE arba PBS kvantiniai taškai yra įvedami į gelio matricą, kad būtų galima išplėsti spektrinį atsaką į artimą - infraraudonųjų spindulių sritį, todėl jie yra tinkami tandemo saulės elementams.
Iii. Pagrindinės veiklos optimizavimo technologijos
1. Anti - atspindys ir anti - atspindžio dizainas
Atliekant teorinius skaičiavimus (pvz., Fresnelio lygtį), oro lūžio rodiklio gradientai (n=1.0), danga (n ≈ 1,3–1,5) ir stiklas (n ≈ 1,5). Pavyzdžiui, dviguba - sluoksnis Mgf₂ - SIO₂ danga gali sumažinti atspindžio nuostolius nuo 4% iki mažesnės nei 1%.
2. Anti - pid (potencialus sukeltas skilimas) Gydymas
Norint išspręsti PID problemą kristalinio silicio fotoelektrinių moduliuose, ilgas - termino modulio galios skaidymas gali būti kontroliuojamas iki mažiau nei 1%, pridedant šarminio metalo jonų barjero sluoksnį (tokį kaip al₂o₃ difuzijos barjerą), tokią kaip BORSILACIJA.
3. Lanksčios ir išlenkto paviršiaus formavimo technologija
Norint pritaikyti išlenktus architektūrinius paviršius, lankstūs polimerų kompoziciniai procesai (pvz., PET/ETFE substratai, sujungti su ultra - plonu stiklu) arba karštas lenkimas gali būti naudojamas išlenktam fotoelektriniam stiklui, kurio spindulys mažesnis nei 500 mm, gaminti. Tam reikia kontroliuojamo atkaitinimo, kad būtų išvengta streso įtrūkimo.
Iv. Taikymo perspektyvos ir iššūkiai
Saulės stiklo industrializacija vis dar susiduria su iššūkiais, įskaitant išlaidų kontrolę (pvz., Didelės investicijos į magnetronų dulkinimo įrangą), vienodą dangą siekiant didelio masto (plėvelės storio nuokrypis mažesnis nei ± 2Nm dideliems stiklo paviršiams) ir perdirbimo technologijos (įskaitant sunkiosios metalo dangų detoksikaciją). Ateities plėtros kryptys apima:
•
Specifinis stiklas perovskite - silicio tandemo ląstelės: specializuoto stiklo kūrimas su dideliu UV pralaidumu, kad papildytų perovskito absorberio sluoksnį;
•
Intelektuali pritemdymo integracija: įtraukiant elektrochrominį sluoksnį (pvz., WO₃), kad būtų pasiektas dinaminis šešėliavimas ir sinergetinė galios generavimas;
•
Nulis - anglies gamyba: tradicinių gamtinių dujų atkaitinimo keitimas žaliuoju vandenilio mažinimo technologija, siekiant sumažinti anglies išmetimą gyvavimo ciklui.
Išvada
Saulės stiklo gamybos technologija integruoja novatoriškus požiūrius į medžiagų mokslą, optinę inžineriją ir energetikos technologijas. Patobulintas jo našumas tiesiogiai skatina platų fotoelektrinės pastatų integracijos ir paskirstytų energijos sistemų pritaikymą. Nuolat optimizuodamas medžiagų sistemas ir gamybos procesus, „Solar Glass“ gali tapti viena iš pagrindinių palaikomųjų medžiagų siekiant pasaulinio anglies neutralumo tikslų.
