זכוכית סולארית, חומר חדשני המשלב העברת אור עם ייצור חשמל פוטו -וולטאי, בעל ערך יישום משמעותי בבניית - פוטו -וולטאיקס משולב (BIPV), אנקפסולציה של תאים סולאריים ואנרגיה {}}} מבנים יעילים. פונקציית הליבה שלה היא לספוג או להעביר ביעילות קרינת סולארית תוך המרתו לחשמל או מיטוב יעילות העברת האנרגיה. מאמר זה מסביר באופן שיטתי את שיטות ההכנה העיקריות, הפרמטרים הטכניים העיקריים ואסטרטגיות אופטימיזציה של ביצועים לזכוכית סולארית.
I. סיווג ודרישות בסיסיות של זכוכית סולארית
ניתן לחלק זכוכית סולארית לשלוש קטגוריות על סמך תפקידה:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90%) והתנגדות למזג האוויר.
.
3. זכוכית מוליכה שקופה: משלבת תחמוצות מוליכות שקופות (כמו ITO ו- FTO) ומשמשת כשכבת האלקטרודה לתאי סולאריים דקים {}}.
דרישות הביצועים הבסיסיות כוללות: העברה אופטית (אור גלוי), רפלקטיביות אינפרא אדום (הפחתת אובדן חום), חוזק מכני (עמידות ללחץ רוח והשפעה) ויציבות כימית (עמידות בפני הזדקנות UV).
II. שיטות ייצור מיינסטרים וזרמי תהליכים
1. שיפורי תהליכי זכוכית צפים
ייצור זכוכית צף מסורתית כולל שיטוח זכוכית מותכת באמבט פח ליצירת זכוכית. זכוכית סולארית, על בסיס זה, עומדת בפני דרישות טוהר ומשטחים משטח גבוהות עוד יותר. שיפורי המפתח כוללים:
• ניסוח ברזל- נמוך: הפחתת תכולת תחמוצת הברזל מתחת ל 0.01% (לעומת 0.1% ל 0.3% לזכוכית קונבנציונאלית) משפרת משמעותית את העברת האור;
• ב- - ציפוי קו: אנטי - ציפויים או שכבות השתקפות מופקדים בציפה לחישול LEHR באמצעות שיטות ג'ל כימיות (CVD) או SOL - ג'ל. לדוגמה, Sio₂ - Tio₂ MultiMayers יכולים להגדיל את העברת האור הגלויה ליותר מ- 95%.
2. טכנולוגיית ציפוי ואקום לא מקוון
עבור זכוכית פוטו -וולטאית גבוהה -, ציפוי אידוי קרן אלקטרונים לא מקוון, ציפוי אידוי קרן אלקטרונים הוא הבחירה המיינסטרית:
• מפיזת מגנטרון: מרבצי סיליקון ניטריד (SINₓ) או תחמוצת פח אינדיום (ITO) סרטים דקים על מצע זכוכית. סרט SINₓ מספק הן השתקפות נגד -} (ניתן להתאים את מדד השבירה שלו בין 1.9 ל- 2.1) והגנת פסיבציה.
• תכנון רב שכבתי: על ידי לסירוגין של התצהיר של - שבירה - חומרי אינדקס (כגון TiO₂) ונמוך {}}} שבירה {}}} חומרי אינדקס (כגון sio₂), מלא {}}}}}} יעילות העברת הספקטרום מיובשת. לדוגמה, כפול - כסף נמוך - זכוכית E יכולה לשקף מעל 80% מהקרינה האינפרא אדום.
3. סול - שיטת ג'ל וציפוי פתרונות
נמוך - פתרונות עלות משתמשים לעתים קרובות בתהליך הג'ל של SOL- כדי להכין ציפויים פונקציונליים ננו -פונקציונליים:
• ציפויים פוטו -קטליטיים: ציפויים פוטו -קטליטיים של טיטניום (TiO₂) נוצרים על ידי אלוקוקסידי טיטניום הידרוליזיים ליצירת סול אחיד. לאחר מכן SOL זה מטבל - מצופה או מסתובב - מצופה, ואחריו טיפול בחום, כדי להעניק לעצמי - תכונות ניקוי וסינון UV לזכוכית.
• סמים קוונטיים: נקודות CDSE או PBS מכניסים נקודות קוונטיות למטריצת הג'ל כדי להרחיב את התגובה הספקטרלית לאזור האינפרא אדום הקרוב-, מה שהופך אותם להתאים לתאים סולאריים טנדם.
III. טכנולוגיות אופטימיזציה של ביצועי מפתח
1. אנטי - השתקפות ואנטי - עיצוב השתקפות
באמצעות חישובים תיאורטיים (למשל, משוואת פרנל), מתאימים את שיפועי אינדקס השבירה של אוויר (n=1.0), ציפוי (n ≈ 1.3–1.5), וזכוכית (n ≈ 1.5) מתאימה. לדוגמה, כפול - שכבה Mgf₂ - ציפוי SiO₂ יכול להפחית את אובדן ההשתקפות מ -4% מתחת ל -1%.
2. אנטי - טיפול PID (השפלה פוטנציאלית)
To address the PID issue in crystalline silicon photovoltaic modules, long-term module power degradation can be controlled to less than 1% by adding an alkali metal ion barrier layer (such as an Al₂O₃ diffusion barrier) to soda-lime glass or using a sodium-free substrate (such as borosilicate זכוכית).
3. טכנולוגיית יצירת משטח גמישה ומעוקלת
כדי להכיל משטחים אדריכליים מעוקלים, ניתן להשתמש בתהליכים מורכבים פולימרים גמישים (כגון מצעי PET/ETFE, הקשורים לאולטרה - זכוכית דקה) או כיפוף חם ניתן להשתמש כדי לייצר זכוכית פוטו -וולטאית מעוקלת עם רדיוס של פחות מ- 500 מ"מ. זה דורש חישול מבוקר כדי למנוע פיצוח מתח.
Iv. סיכויי יישום ואתגרים
התיעוש של זכוכית סולארית עדיין עומד בפני אתגרים, כולל בקרת עלויות (למשל, השקעה גבוהה בציוד מפיזת מגנטרון), השגת ציפוי אחיד בהיקף נרחב (סטיית עובי סרטים של פחות מ- ± 2 ננומטר למשטחי זכוכית גדולים), וטכנולוגיות מיחזור (כולל ניקוי רעלים של ציפוי מתכות כבדות). הוראות פיתוח עתידיות כוללות:
•
זכוכית ספציפית ל- perovskite - תאי טנדם סיליקון: פיתוח זכוכית מיוחדת עם העברת UV גבוהה כדי להשלים את שכבת בולם Perovskite;
•
שילוב עמעום אינטליגנטי: שילוב שכבה אלקטרוכרומית (כמו WO₃) כדי להשיג הצללה דינאמית וייצור חשמל סינרגיסטי;
•
אפס - ייצור פחמן: החלפת חישול גז טבעי מסורתי בטכנולוגיית הפחתת מימן ירוקה להפחתת פליטת פחמן מחזור החיים.
מַסְקָנָה
טכנולוגיית ייצור זכוכית סולארית משלבת גישות חדשניות במדע חומרים, הנדסה אופטית וטכנולוגיית אנרגיה. הביצועים המשופרים שלה מקדמים ישירות את האימוץ הנרחב של שילוב בניין פוטו -וולטאי ומערכות אנרגיה מבוזרות. באמצעות אופטימיזציה רציפה של מערכות חומרים ותהליכי ייצור, לזכוכית סולארית יש פוטנציאל להפוך לאחד החומרים התומכים העיקריים להשגת יעדי נייטרליות פחמן גלובלית.
