Päikeseklaas, uudsel materjalist, mis ühendab valguse läbilaskvust fotogalvaanilise energiatootmisega, on märkimisväärne rakenduse väärtus ehitamisel - integreeritud fotogalvaanilasi (BIPV), päikeseelementide kapseldamise ja energia - tõhusate hoonete ehitamisel. Selle põhifunktsioon on päikesekiirguse tõhusaks imamine või edastamine, muutes selle elektriks või optimeerides energia ülekande efektiivsust. See artikkel selgitab süstemaatiliselt päikeseklaasi peamisi ettevalmistusmeetodeid, peamisi tehnilisi parameetreid ja jõudluse optimeerimisstrateegiaid.
I. Päikeseklaasi klassifikatsioon ja põhinõuded
Päikeseklaas võib selle funktsiooni põhjal jagada kolme kategooriasse:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) ja ilmastikukindlus.
2.Phototermiline muundusklaas: neelab päikesekiirguse läbi katte ja muundab selle kuumuseks, mille võtmeks on selektiivne pinna neeldumiskatte.
3. Läbipaistev juhtiv klaas: hõlmab läbipaistvaid juhtivaid oksiide (nagu ITO ja FTO) ja seda kasutatakse õhukeste - kile päikeseelementide elektroodikihtina.
Põhiliste jõudlusnõuete hulka kuuluvad: optiline läbilaskvus (nähtav valgus), infrapuna peegeldusvõime (soojuskao vähendamine), mehaaniline tugevus (resistentsus tuule rõhule ja mõjule) ning keemiline stabiilsus (resistentsus UV -vananemisele).
Ii. Tavapärased tootmismeetodid ja protsessi vood
1. ujukklaasiprotsesside täiustused
Traditsiooniline ujukklaasi tootmine hõlmab klaasi moodustamiseks tinavannis sulatatud klaasi lamendamist. Päikeseklaas seisab selle põhjal silmitsi veelgi suurema puhtuse ja pinna tasapinnaga. Põhiparandused hõlmavad järgmist:
• Madal - raua koostis: rauaoksiidi sisalduse vähendamine alla 0,01% -ni (võrreldes tavalise klaasi korral 0,1% kuni 0,3%) parandab märkimisväärselt valguse läbilaskvust;
• - reakattes: anti - peegelduskatted või kihid ladestuvad ujuki lõõmutamise LEHR -is keemilise aurude sadestumise (CVD) või SOL - geelimeetodite abil. Näiteks SIO₂ - tio₂ mitmekihid võivad suurendada nähtava valguse läbilaskvust üle 95%-ni.
2. võrguühenduseta vaakumkatte tehnoloogia
Kõrge - jõudluse fotogalvaanilise klaasi jaoks on võrguühenduseta magnetroni pritsimine või elektronkiire aurustuskatte jaoks tavaline valik:
• Magnetroni pritsimine: ladestab klaasist substraadil räni nitriidi (sinₓ) või indium tinaoksiidi (ITO) õhukesed kiled. Sinₓ -kile pakub nii anti - peegeldust (selle murdumisnäitajat saab reguleerida vahemikus 1,9 kuni 2,1) kui ka passiivsuse kaitset.
• Mitmekihiline disain: vaheldumisi kõrge -} murdumisnäitaja - indeksimaterjalid (näiteks tio₂) ja madala - murdumisnäitaja {- indeksimaterjalid (näiteks SiO₂), täis - spektriülekande efektiivsus on optimeeritud. Näiteks topelt - hõbedane - e klaas võib kajastada üle 80% infrapunakiirgusest.
3. SOL - geelimeetod ja lahenduse katmine
Madal - kululahendused kasutavad nanoskaala funktsionaalsete kattete valmistamiseks sageli sool - geeli protsessi:
• Tio₂ fotokatalüütilised katted: titaandioksiid (Tio₂) fotokatalüütilised katted moodustatakse titaani alkoksiidide hüdrolüümimisel, moodustades ühtlase sooli. Seejärel see SOL on kadunud - kaetud või spin - kaetud, millele järgneb kuumtöötlus, et anda enda - puhastus- ja UV -filtreerimisomadused klaasist.
• Kvant doping: geeli maatriksisse sisestatakse CDSE või PBS kvantpunktid, et laiendada spektrireaktsiooni lähiala - infrapunapiirkonnale, muutes need sobivaks tandem -päikeseelementide jaoks.
Iii. Põhitootluse optimeerimise tehnoloogiad
1. anti - peegeldus ja anti - peegelduse kujundamine
Teoreetiliste arvutuste (nt Fresneli võrrand) kaudu sobivad õhu murdumisnäitaja gradiendid (n=1.0), kate (n ≈ 1,3–1,5) ja klaasi (n ≈ 1,5). Näiteks topelt - kiht mgf₂ - SiO₂ kate võib vähendada peegelduse kadu 4% -lt alla 1% -ni.
2. anti - PID (potentsiaalne indutseeritud lagunemine) ravi
PID -probleemi lahendamiseks kristalsetes räni fotogalvaanilistes moodulites saab pikka - terminite mooduli võimsuse lagunemist juhtida vähem kui 1% -ni, lisades leelisemetalli ioonitõkke kihti (nagu näiteks al₂o₃ difusioonbarjäär) Soda- lime klaasile {{{{{{{{{{} borosilikaatklaas).
3. paindlik ja kumera pinnavormimise tehnoloogia
Kumerate arhitektuuriliste pindade mahutamiseks saab painduvaid polümeerkomposiitprotsesse (näiteks PET/ETFE substraate, mis on ühendatud ultra - õhukese klaasiga) või kuuma painutamist saab kasutada kõverdatud fotogalvaanilise klaasi tootmiseks, mille raadius on alla 500 mm. See nõuab kontrollitud lõõmutamist, et vältida stressi pragunemist.
IV. Rakenduse väljavaated ja väljakutsed
Päikeseklaasi industrialiseerimine seisab silmitsi väljakutsetega, sealhulgas kulukontrolliga (nt suured investeeringud magnetroni pritsimisseadmetesse), saavutades ühtlase katte suures mahus (kile paksuse kõrvalekalded alla ± 2 nm suurte klaasist pindade jaoks) ja ringlussevõtutehnoloogiate (sealhulgas raskemetallide katte detoksikatsioon). Tulevaste arengusuundade hulka kuulub:
•
Spetsiifiline klaas perovskite jaoks - räni tandemrakud: spetsialiseeritud klaasi väljatöötamine kõrge UV -i läbilaskvusega, et täiendada Perovskite absorbeerija kihti;
•
Arukas hämardamise integreerimine: elektrokroomse kihi (näiteks WO₃) lisamine dünaamilise varjutuse ja sünergilise energiatootmise saavutamiseks;
•
Null - süsiniku tootmine: traditsioonilise maagaasi lõõmutamise asendamine rohelise vesiniku redutseerimise tehnoloogiaga, et vähendada süsiniku heitkoguseid.
Järeldus
Päikeseklaasi tootmistehnoloogia integreerib uuenduslikud lähenemisviisid materjaliteaduse, optilise inseneri ja energiatehnoloogia alal. Selle täiustatud jõudlus soodustab otseselt fotogalvaanilise hoone integreerimise ja hajutatud energiasüsteemide laialdast kasutuselevõttu. Materiaalsete süsteemide ja tootmisprotsesside pideva optimeerimise kaudu on päikeseklaas potentsiaal saada üheks peamiseks toetavaks materjaliks globaalse süsiniku neutraalsuse eesmärkide saavutamiseks.
