Το Solar Glass, ένα νέο υλικό που συνδυάζει τη μετάδοση φωτός με τη φωτοβολταϊκή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, έχει σημαντική αξία εφαρμογής στην κατασκευή - ενσωματωμένη φωτοβολταϊκή (BIPV), ενθυλάκωση ηλιακών κυττάρων και ενέργεια - αποτελεσματικά κτίρια. Η βασική του λειτουργία είναι να απορροφά αποτελεσματικά ή να μεταδίδει την ηλιακή ακτινοβολία κατά τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια ή στη βελτιστοποίηση της απόδοσης της μεταφοράς ενέργειας. Αυτό το άρθρο εξηγεί συστηματικά τις κύριες μεθόδους προετοιμασίας, τις βασικές τεχνικές παραμέτρους και τις στρατηγικές βελτιστοποίησης απόδοσης για το ηλιακό γυαλί.
I. Ταξινόμηση και βασικές απαιτήσεις του ηλιακού γυαλιού
Το ηλιακό γυαλί μπορεί να χωριστεί σε τρεις κατηγορίες με βάση τη λειτουργία του:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) και αντίσταση καιρού.
2. Φωτοθερμική μετατροπή γυαλιού: απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία μέσω μιας επικάλυψης και τη μετατρέπει σε θερμότητα, με μια επιλεκτική επικάλυψη απορρόφησης επιφάνειας να είναι κλειδί.
3. Διαφανές αγώγιμο γυαλί: ενσωματώνει διαφανή αγώγιμα οξείδια (όπως ITO και FTO) και χρησιμοποιείται ως στρώμα ηλεκτροδίων για λεπτό ηλιακό κύτταρο -.
Οι βασικές απαιτήσεις απόδοσης περιλαμβάνουν: οπτική μετάδοση (ορατό φως), υπέρυθρη ανακλαστικότητα (μείωση της απώλειας θερμότητας), μηχανική αντοχή (αντίσταση στην πίεση και πρόσκρουση του ανέμου) και χημική σταθερότητα (αντίσταση στη γήρανση της υπεριώδους ακτινοβολίας).
Ii. Κύριες μεθόδους παραγωγής και ροές διαδικασιών
1. Βελτιώσεις διαδικασίας γυαλιού Float
Η παραδοσιακή παραγωγή γυαλιού πλωτήρα περιλαμβάνει ισοπέδωση λιωμένου γυαλιού σε λουτρό κασσίτερου για να σχηματίσουν ένα ποτήρι. Το ηλιακό γυαλί, σε αυτή τη βάση, αντιμετωπίζει ακόμη και υψηλότερες απαιτήσεις καθαρότητας και επιφάνειας. Οι βασικές βελτιώσεις περιλαμβάνουν:
• Χαμηλή - σίδηρος: μείωση της περιεκτικότητας σε οξείδιο του σιδήρου κάτω από 0,01% (σε σύγκριση με 0,1% έως 0,3% για το συμβατικό γυαλί) βελτιώνει σημαντικά τη μετάδοση φωτός.
• Στο - επικάλυψη γραμμής: Αντιγραφή ή στρώματα αντανάκλασης ή στρώματα εναποτίθενται στο πλωτή ανόπτηση lehr μέσω της χημικής εναπόθεσης ατμών (CVD) ή των μεθόδων πηκτής {{2}. Για παράδειγμα, το Sio₂ - Tio₂ Multilayers μπορεί να αυξήσει την ορατή μετάδοση φωτός σε πάνω από 95%.
2. Τεχνολογία επίστρωσης κενού εκτός σύνδεσης
Για το υψηλό - φωτοβολταϊκό γυαλί απόδοσης, η επίστρωση εξάτμισης δέσμης ηλεκτρονίων ή ηλεκτρονίων είναι η κύρια επιλογή:
• Ψεκασμό μαγνητρόνων: Αποθέσεις νιτριδίου πυριτίου (αμαρτία) ή λεπτές μεμβράνες οξειδίου του κασσίτερου ινδίου (ITO) σε γυάλινο υπόστρωμα. Η ταινία Sinₓ παρέχει τόσο αντανάκλαση κατά του - (ο δείκτης διάθλασης του μπορεί να ρυθμιστεί μεταξύ 1,9 και 2,1) και προστασίας της παθητικοποίησης.
• Σχεδιασμός πολλαπλών στρώσεων: Με την εναλλαγή της εναπόθεσης υψηλής - διαθλαστικής - ευρετηρίου (όπως το Tio₂) και η χαμηλή απόδοση - διάθλαση -} ευρετηρίου (όπως sio₂), πλήρης απόδοση-}} Για παράδειγμα, το διπλό - ασημένια χαμηλή - e γυαλί μπορεί να αντικατοπτρίζει πάνω από το 80% της υπέρυθρης ακτινοβολίας.
3.
Χαμηλή - λύσεις κόστους χρησιμοποιούν συχνά το SOL - διαδικασία gel για την προετοιμασία νανοσωματιδίων λειτουργικών επικαλύψεων:
• Φωτοκαταλυτικές επικαλύψεις Tio₂: Τα φωτοκαταλυτικά επιχρίσματα του τιτανίου (Tio₂) σχηματίζονται με υδρολύοντας αλκοξείδια τιτανίου για να σχηματίσουν ένα ομοιόμορφο SOL. Αυτό το SOL στη συνέχεια DIP - επικαλυμμένη ή περιστροφή - επικαλυμμένη, ακολουθούμενη από θερμική επεξεργασία, για να μεταδώσει τον εαυτό του - καθαρισμό και ιδιότητες φιλτραρίσματος UV στο γυαλί.
• Κβαντική ντόπινγκ: Οι κβαντικές κουκίδες CDSE ή PBS εισάγονται στη μήτρα πηκτής για να επεκτείνουν τη φασματική απόκριση στην περιοχή της πλησιέστερης -, καθιστώντας τα κατάλληλα για τα διαδοχικά ηλιακά κύτταρα.
Iii. Τεχνολογίες βελτιστοποίησης βασικών επιδόσεων
1.
Μέσω των θεωρητικών υπολογισμών (π.χ., η εξίσωση Fresnel), αντιστοιχίζονται οι βαθμίδες δείκτη διάθλασης (n=1.0), η επικάλυψη (n ≈ 1,3-1,5) και το γυαλί (n ≈ 1,5). Για παράδειγμα, ένα διπλό - στρώμα MGF₂ - Sio₂ Coating μπορεί να μειώσει την απώλεια αντανάκλασης από 4% σε κάτω από 1%.
2.
Για να αντιμετωπιστεί το ζήτημα PID σε φωτοβολταϊκές μονάδες κρυσταλλικού πυριτίου, το Long - αποικοδόμηση ισχύος του όρου μπορεί να ελεγχθεί σε λιγότερο από 1% προσθέτοντας ένα στρώμα αλκαλικών μεταλλικών ιόντων (όπως το βόρειο γυαλί).
3. Ευέλικτη και καμπύλη τεχνολογία σχηματισμού επιφάνειας
Για να φιλοξενήσουν καμπύλες αρχιτεκτονικές επιφάνειες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν εύκαμπτες σύνθετες διεργασίες πολυμερούς πολυμερούς (όπως τα υποστρώματα PET/ETFE που είναι συνδεδεμένα με Ultra - λεπτό γυαλί) ή ζεστή κάμψη για την παραγωγή καμπυλωμένου φωτοβολταϊκού γυαλιού με ακτίνα μικρότερη από 500mm. Αυτό απαιτεί ελεγχόμενη ανόπτηση για να αποφευχθεί η ρωγμή στρες.
Iv. Προοπτικές και προκλήσεις εφαρμογής
Η εκβιομηχάνιση του ηλιακού γυαλιού εξακολουθεί να αντιμετωπίζει προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένου του ελέγχου του κόστους (π.χ., υψηλής επένδυσης στον εξοπλισμό ψεκασμού μαγνητρόνης), επιτυγχάνοντας ομοιόμορφη επικάλυψη σε μεγάλη κλίμακα (απόκλιση πάχους φιλμ μικρότερη από ± 2nm για μεγάλες γυάλινες επιφάνειες) και τεχνολογίες ανακύκλωσης (συμπεριλαμβανομένης της αποτοξίνωσης των επικαλύψεων βαρέων μετάλλων). Οι μελλοντικές οδηγίες ανάπτυξης περιλαμβάνουν:
•
Ειδικό γυαλί για perovskite - διαδοχικά κύτταρα πυριτίου: Ανάπτυξη εξειδικευμένου γυαλιού με υψηλή μεταφορά UV για να συμπληρώσει το στρώμα απορροφητή perovskite.
•
Ευφυής ενσωμάτωση: Ενσωμάτωση ενός ηλεκτροχρωμικού στρώματος (όπως WO₃) για την επίτευξη δυναμικής σκίαση και συνεργιστικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
•
Μηδέν - Κατασκευή άνθρακα: Αντικατάσταση παραδοσιακής ανόπτησης φυσικού αερίου με τεχνολογία μείωσης του πράσινου υδρογόνου για τη μείωση των εκπομπών άνθρακα του κύκλου ζωής.
Σύναψη
Η τεχνολογία παραγωγής ηλιακού γυαλιού ενσωματώνει καινοτόμες προσεγγίσεις στην επιστήμη των υλικών, την οπτική μηχανική και την ενεργειακή τεχνολογία. Η βελτιωμένη απόδοση του προάγει άμεσα την ευρεία υιοθέτηση της φωτοβολταϊκής ολοκλήρωσης των κτιρίων και των κατανεμημένων ενεργειακών συστημάτων. Μέσω της συνεχούς βελτιστοποίησης των υλικών συστημάτων και των διαδικασιών κατασκευής, το ηλιακό γυαλί έχει τη δυνατότητα να γίνει ένα από τα βασικά υποστηρικτικά υλικά για την επίτευξη παγκόσμιων στόχων ουδετερότητας άνθρακα.
