一種改進的太陽能板用複合蓋板的製作方法
2023-10-10 04:18:59
一種改進的太陽能板用複合蓋板的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種改進的太陽能板用複合蓋板，以及該改進的太陽能板用複合蓋板的製造方法。所述改進的太陽能板用複合蓋板是在玻璃鋼板之上依次形成增透層和防腐蝕層。所述增透層僅由一種材料構成，並具有呈梯度變化的厚度。所述防腐蝕層為類金剛石玻璃層、類金剛石碳層、或類金剛石玻璃和類金剛石碳交替層疊形成的層。該改進的太陽能板用複合蓋板製造工藝簡單，原料選材範圍廣，產品透光效率高、使用壽命長。
【專利說明】一種改進的太陽能板用複合蓋板
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能板用複合蓋板，特別是一種具有鍍層的改進的太陽能板用複合蓋板。
【背景技術】
[0002]太陽能熱水器的基本部件包括吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼等幾部分。透明蓋板的主要作用在於在保證太陽輻射有效透過的的前提下保護吸熱板，以防灰塵、雨雪等侵蝕吸熱板導致其損壞。可用於製造透明蓋板的材料主要有兩大類，即鋼化玻璃和玻璃鋼板。前者為無機材料，具有良好的耐候性、透光性，已在國內外被廣泛使用。玻璃鋼板基本結構為玻璃纖維增強透明樹脂板，主要優勢包括太陽透射比高、導熱係數小(保溫性能好)、耐衝擊等。特別是玻璃鋼板質量相對玻璃鋼板大為減輕，十分有利於太陽能集熱器的輕便化以及太陽能熱水器的安裝運輸。同時，玻璃鋼板具有良好的成形性，可根據實際需要加工成多種形狀。而輕便性和易成型性恰恰是鋼化玻璃所難以達到的。
[0003]但是，玻璃鋼板的主要缺點在於其耐候性差。一方面，紫外光導致樹脂材料的降解，不僅影響其力學性能，也導致玻璃鋼板變黃、透光效率降低；另一方面，空氣中的沙塵、雨水中的酸鹼物質等磨損和侵蝕，導致其表面刮花，也會降低透光效率。
[0004]對此，現有技術中在製備以玻璃鋼板為構成材料的透明蓋板時，會採用特殊材質的樹脂基材，以降低其紫外照射下的黃變程度，例如使用脂環族聚醯胺類材料，但特殊原料製備的玻璃鋼板往往導致產品成本大幅提升；或者多層超薄玻璃鋼板疊合、各層使用不同材料，以期不同層之間優勢互補，但繁瑣的製備工藝同樣導致了透明蓋板成本的提升。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中製備的玻璃鋼板材料透明蓋板的諸多缺陷，本發明提出了如下的解決方法，即提供一種改進的太陽能板用複合蓋板，所述改進的太陽能板用複合蓋板是在玻璃鋼板之上依次形成增透層和防腐蝕層，所述增透層僅由一種材料構成並具有呈梯度變化的厚度，所述防腐蝕層為類金剛石玻璃層、類金剛石碳層、或類金剛石玻璃和類金剛石碳交替層疊形成的層。
[0006]增透層已被廣泛應用於光學用玻璃器件上，其基本原理是利用入射光在空氣-增透膜界面和增透膜-玻璃界面的反射光相互抵消以減少入射光的反射。在用作面板的玻璃鋼板折射率一定的前提下，增透層對於增透光波長與增透層構成材料的折射率和增透層的厚度有關。如果採用單一材質製備厚度均勻的增透層，在提高某一波長光線透過率的同時，必然會削弱它波長入射光的透過率。基於該原理，通過使用具有特定折射率的構成材料並控制增透層的厚度，能夠削弱紫外光的透過，降低其對EVA膠膜的光老化效果。為了保證可見光的透過率得到提升，一般的解決方案是同時使用多種成膜材料，通過分布鍍膜的方式，形成折射率不同的區域，以保證全波段的可見光均可有效透過面板而到達太陽能電池。這一鍍膜方法工藝流程複雜、生產效率低。
[0007]與現有技術公開的方案不同，本發明所採用的增透層製備工藝為:
[0008](I)在玻璃鋼板上形成一層厚度均勻的增透層。所述形成方法可使用本領域常用的方法，例如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、中高功率脈衝磁控濺射(HPPMS)等。為保證可見光可順利透過而紫外線的透過被選擇性削弱，所述增透層的構成材料的折射率優選在1.38-1.95之間，其最大厚度(即未被蝕刻的增透層厚度)介於55-200nm、優選55-95nm、進一步優選60_80nm之間。成膜材料具體可以為氟化鎂、二氧化鈦、五氧化二鉭、三氧化二釔、氧化鋁等。
[0009](2)在步驟(I)的增透層上蝕刻厚度呈梯度變化的圖像。所述梯度可以是連續梯度，也可以是非連續梯度，從製備工藝簡化的角度考慮，優選非連續梯度。所述圖像優選分為多個梯度區間；各梯度區之間優選具有間隙，該間隙可通過將增透層完全刻蝕而形成，間隙優選150-450nm，間隙的存在使得玻璃鋼板直接與防腐蝕層連接，增透層被防腐蝕層分割為多個獨立的區間個別區間的破損不會對其餘區間造成不利影響。所述蝕刻可使用本領域常用的方法，例如全息雷射蝕刻(HLE)、濺射與離子束銑蝕(SIME)、高壓等離子刻蝕(HPPE )、反應離子刻蝕(RIE)等。
[0010]防腐蝕層位於增透層相反與玻璃鋼板基底的一側，起到保護增透層和的作用。其構成材料包括等離子體聚合物層，具體可以為類金剛石玻璃(DLG)或類金剛石碳(DLC)。
[0011]類金剛石玻璃(DLG)是由碳和矽構成的基本上呈無定形態的玻璃，可任選含有諸如氫、氮、氧、氟等雜原子；類金剛石碳(DLC)主要由碳原子和氫原子構成。DLG和DLC分子結構穩定，具有規整的原子結構，具有良好的剛性、耐磨性和耐腐蝕性。以其作為防腐蝕層，可使玻璃鋼板和增透層與環境有效隔離，即使使用非常薄的鍍層也能有效防止沙塵等刮花玻璃鋼板/增透層、或酸鹼等對玻璃鋼板/增透層的腐蝕。
[0012]DLG和DLC層的製備方法可根據本領域技術人員所熟知的方法來實現，例如美國專利申請公開US2007/0020451A1所公開的方法。
[0013]防腐蝕層可包含一層DLG或DLC，也可為DLG和DLC交替形成的多層防腐蝕層。防腐蝕層的厚度優選100-300nm、進一步優選150_200nm。所述厚度的計量，以未被刻蝕的增透層與防腐蝕層接觸面為起點，以防腐蝕層與空氣接觸面為終點。
[0014]本發明的改進的太陽能板用複合蓋板的製備方法的具體步驟為:
[0015](I)清潔玻璃鋼板；
[0016](2)在玻璃鋼板上上形成厚度均勻的增透層；
[0017](3)對增透層進行刻蝕以形成厚度梯度；
[0018](4)在增透層的上方生成防腐蝕層。
[0019]其中，增透層的形成方法選自化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、中高功率脈衝磁控濺射(HPPMS)。特別是步驟(3)中，可進一步通過刻蝕將增透層分割為多個厚度呈梯度變化的區間。
[0020]有益效果
[0021]本發明的透明蓋板使用多層鍍層，在生產成本小幅增加的前提下顯著提高了產品的使用壽命和透光效率，其有益效果包括:
[0022]1.可使用市場上易於採購、成本低廉的任何品種玻璃鋼板作為基礎，通過增透層提高可見光的透過率，同時抑制了紫外線的入射，有效防止了玻璃鋼板的紫外光老化，提高了其壽命。
[0023]2.採用一種原料製備增透層，並和蝕刻工藝配合，簡化了增透層的生產工藝，在提高生產效率的基礎上降低了產品成本。
[0024]3.使用防腐蝕層同時保護了增透層和玻璃鋼板，防腐蝕層在增透層的間隙之間與玻璃鋼直接接觸，將增透層分割為多個梯度區間、分別保護，進一步延長了其壽命。
[0025]4.增透層和防腐蝕層相互配合，共同提高了太陽能電池板的壽命和光-熱轉換效率。如果沒有防腐蝕層，增透層在自然環境中極易磨損而喪失，造成透明蓋板透光效率的降低；如果沒有增透層，單純的防腐蝕層無法抑制紫外光的入射，無法降低玻璃鋼板的紫外光老化，也就無法提高透明蓋板的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的結構示意圖。
[0027]圖中，1、玻璃鋼板，2、增透層，3-1、類金剛石碳層，3-2、類金剛石玻璃層。防腐蝕層的厚度h，以未被刻蝕的增透層與防腐蝕層接觸面為起點、以防腐蝕層與空氣接觸面為終點計量。
【具體實施方式】
[0028]參照圖1，一種太陽能集熱器使用的玻璃鋼板透明蓋板，是在玻璃鋼板I之上依次形成增透層2和防腐蝕層(3-1和3-2)，所述增透層2僅由一種材料構成並具有呈梯度變化的厚度，所述防腐蝕層由類金剛石碳層3-1和類金剛石玻璃層3-2構成。所述透明蓋板可採用以下原料和工藝步驟製備而成:
[0029](I)清潔玻璃鋼板；
[0030](2)在玻璃鋼板上上形成厚度均勻的增透層，以中高功率脈衝磁控濺射(HPPMS)在鋼化玻璃基板上鍍一層三氧化二釔塗層，塗層厚度為75nm ；
[0031](3)以高壓等離子刻蝕(HPPE)對三氧化二釔塗層進行刻蝕以形成厚度呈梯度變化的區間，並進一步將塗層的局部完全刻蝕以形成多個厚度呈梯度變化的區間，從而形成增透層，間隙寬度控制在200nm ；
[0032](4)在增透層的上方生成防腐蝕層，在增透層上依次形成一層類金剛石碳層3-1和一層類金剛石玻璃層3-2，兩層的厚度均控制在90nm，防腐蝕層總厚度h為180nm。
【權利要求】
1.一種改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述改進的太陽能板用複合蓋板是在玻璃鋼板之上依次形成增透層和防腐蝕層，所述增透層僅由一種材料構成並具有呈梯度變化的厚度，所述防腐蝕層為類金剛石玻璃層、類金剛石碳層、或類金剛石玻璃和類金剛石碳交替層疊形成的層。
2.根據權利要求1所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述增透層的厚度梯度變化是非連續的。
3.根據權利要求1所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述增透層被分割為多個厚度呈梯度變化的區間。
4.根據權利要求3所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述多個厚度呈梯度變化的區間之間具有間隙。
5.根據權利要求4所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述間隙寬度為150_450nm。
6.根據權利要求1所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，構成所述增透層的材料為氟化鎂、二氧化鈦、五氧化二鉭、三氧化二釔、氧化鋁其中任一種。
7.根據權利要求1所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述增透層未被蝕刻的部分的最大厚度為55-200nm、優選55_95nm、進一步優選60_80nm。
8.根據權利要求1所述的改進的太陽能板用複合蓋板，其特徵在於，所述防腐蝕層的厚度(h)，以未被刻蝕的增透層與防腐蝕層接觸面為起點、以防腐蝕層與空氣接觸面為終點計量，為 100-300nm、優選 150_200nm。
9.據權利要求1-8任一項改進的太陽能板用複合蓋板的製備方法，其特徵在於，所述製備方法的具體步驟為 (1)清潔玻璃鋼板； (2)在玻璃鋼板上上形成厚度均勻的增透層； (3)對增透層進行刻蝕以形成厚度梯度； (4)在增透層的上方生成防腐蝕層。
10.據權利要求9所述改進的太陽能板用複合蓋板的製備方法，其特徵在於，所述步驟(3)中，進一步通過將增透層的局部完全刻蝕，從而將增透層分割為多個厚度呈梯度變化的區間。
【文檔編號】F24J2/46GK104456992SQ201310440354
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】陳廷敏, 王學鋒, 趙寶山, 張孝德, 馮光, 羅忠亮, 朱亮 申請人:寧夏銀晨太陽能科技有限公司