Το ηλιακό γυαλί, ως υλικό πυρήνα για φωτοβολταϊκές μονάδες και κτίριο - ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά συστήματα (BIPV), έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοσή του, στην αποτελεσματικότητα της φωτοβολταϊκής μετατροπής, στην αντίσταση και τις καιρικές συνθήκες. Το κύριο υλικό του αποτελείται συνήθως από ένα γυάλινο στρώμα βάσης και λειτουργική επικάλυψη ή ενδιάμεση στρώση. Ο συνδυασμός αυτών των υλικών στοχεύει στην εξισορρόπηση των βασικών δεικτών απόδοσης, όπως η διαίρεση φωτός, η υπέρυθρη ανακλαστικότητα, η αντίσταση στην κρούση και η ανθεκτικότητα. Τα παρακάτω περιγράφουν το βασικό γυάλινο υλικό και τα λειτουργικά τροποποιημένα υλικά.
1. Βάση γυαλιού υλικά
Το στρώμα βάσης του ηλιακού γυαλιού είναι τυπικά κατασκευασμένο από υψηλό - μεταδιδόμενο γυαλί πλωτήρα, που αποτελείται κυρίως από πυριτικά άλατα, συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του πυριτίου (Sio₂, περίπου 70%{{11} 72%), του οξειδίου του νατρίου (Na₂O, 12%{{11} 15%), του ασβεστίου (CaO, 8%-10%) και Το οξείδιο του μαγνησίου (MGO) και το οξείδιο του αργιλίου (AL₂O₃). Η άμμος χαλαζία υψηλής καθαρότητας (περιεκτικότητα σε Sio₂ μεγαλύτερη ή ίση με 99%) είναι η πρώτη ύλη που καθορίζει τη μετάδοση φωτός. Η τήξη υψηλής θερμοκρασίας δημιουργεί μια ομοιόμορφη άμορφη δομή, ελαχιστοποιώντας τη σκέδαση του φωτός και γενικά την επίτευξη ορατή μετάδοση φωτός που υπερβαίνει το 90% (σε σύγκριση με περίπου 85% -88% για το συμβατικό αρχιτεκτονικό γυαλί).
Για να βελτιωθεί περαιτέρω η οπτική απόδοση, μερικά υψηλά - τελικά προϊόντα χρησιμοποιούν ultra - καθαρό γυαλί float (περιεκτικότητα σε σίδηρο μικρότερη ή ίση με 0,015%). Η χαμηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο μειώνει σημαντικά την απορρόφηση του πράσινου φάσματος, με αποτέλεσμα ένα σχεδόν άχρωμο και διαφανές γυαλί. Αυτό το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για φωτοβολταϊκούς τοίχους κουρτίνας και φεγγίτες, όπου η αναπαραγωγή χρώματος είναι ζωτικής σημασίας. Επιπλέον, ο έλεγχος της καμπύλης ανόπτησης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τήξης βελτιστοποιεί την εσωτερική κατανομή τάσης του γυαλιού, βελτιώνοντας την αντίσταση της στην πίεση του ανέμου και το θερμικό σοκ (για παράδειγμα, η επεξεργασία της σκλήρυνσης σύμφωνα με το πρότυπο GB/T 15763.1-2009, με επιφανειακή συμπιεστική τάση μεγαλύτερη ή ίση με 90 MPa).
Ii. Λειτουργικά τροποποιημένα υλικά
Για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της παραγωγής ενέργειας και η περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα του ηλιακού γυαλιού, πρέπει να ενσωματωθούν ειδικά λειτουργικά στρώματα στην επιφάνεια ή τη δομή του. Αυτά τα στρώματα κατηγοριοποιούνται κυρίως στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες:
1.
Τα ARCs αποτελούνται τυπικά από ένα διοξείδιο του πυριτίου (Sio₂) - σύνθετο νανοφιλμ. Με τον έλεγχο του πάχους της μεμβράνης (περίπου 100 - 150 nm, περίπου το ήμισυ του μήκους κύματος του ορατού φωτός), δημιουργούν ένα καταστρεπτικό αποτέλεσμα παρεμβολής, μειώνοντας τη συνολική διατήρηση του φωτός. Ορισμένα προϊόντα χρησιμοποιούν μια μέθοδο Sol-Gel για τη δημιουργία ενός συστήματος επίστρωσης πολλαπλών στρώσεων, βαθμολογημένου-αναστολής, διεύρυνση της αποτελεσματικής φασματικής περιοχής (που καλύπτει την περιοχή 380-1100 nm).
2. Ανακλαστικό στρώμα υπερύθρου (χαμηλό - e ή φωτοβολταϊκό επιλεκτικό φιλμ)
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. Ενδιάμεση στρώση ή ενθυλακωτική
Σε εφαρμογές φωτοβολταϊκών μονάδων, το ηλιακό γυαλί συχνά πλαστικοποιείται με ενδιάμεση στρώση πολυβινυλουαλικής βουτυρικής (PVB) ή οξικού βινυλίου αιθυλενίου (EVA), σχηματίζοντας ένα "γυαλί- eva/cell - eva {{2} δομή backsheet. Το PVB προσφέρει εξαιρετική αντίσταση κρούσης και UV - ιδιότητες αποκλεισμού (μετάδοση<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. Υλική καινοτομία για ειδικά σενάρια
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 βαθμοί), μειώνει την προσκόλληση σκόνης, μειώνοντας περαιτέρω το κόστος συντήρησης.
Συνοπτικά, ο σχεδιασμός ηλιακού γυαλιού είναι μια ολοκληρωμένη σύντηξη της επιστήμης των υλικών, της οπτικής μηχανικής και της ενεργειακής τεχνολογίας. Ο πυρήνας του έγκειται στη μεγιστοποίηση της αποτελεσματικότητας της φωτοβολταϊκής μετατροπής, εξασφαλίζοντας παράλληλα τη δομική ασφάλεια μέσω της διαπερατότητας υψηλής φωτός του γυαλιού βάσης και του ακριβούς ελέγχου των λειτουργικών στρωμάτων. Καθώς η ζήτηση για την ενσωμάτωση των φωτοβολταϊκών κτιρίων αυξάνεται στο μέλλον, τα σύνθετα υλικά που συνδυάζουν την αισθητική σχεδίαση με υψηλή απόδοση θα γίνουν προτεραιότητα έρευνας και ανάπτυξης.
