一種改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，以及該改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板的制造方法。所述改進(jìn)的太陽能板用復(fù)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(gòu)成，并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(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板制造工藝簡單，原料選材范圍廣，產(chǎn)品透光效率高、使用壽命長。
【專利說明】一種改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能板用復(fù)合蓋板，特別是一種具有鍍層的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板。

【背景技術(shù)】
[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于在保證太陽輻射有效透過的的前提下保護(hù)吸熱板，以防灰塵、雨雪等侵蝕吸熱板導(dǎo)致其損壞。可用于制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(nèi)外被廣泛使用。玻璃鋼板基本結(jié)構(gòu)為玻璃纖維增強透明樹脂板，主要優(yōu)勢包括太陽透射比高、導(dǎo)熱系數(shù)小(保溫性能好)、耐沖擊等。特別是玻璃鋼板質(zhì)量相對玻璃鋼板大為減輕，十分有利于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(jù)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(dá)到的。
[0003]但是，玻璃鋼板的主要缺點在于其耐候性差。一方面，紫外光導(dǎo)致樹脂材料的降解，不僅影響其力學(xué)性能，也導(dǎo)致玻璃鋼板變黃、透光效率降低；另一方面，空氣中的沙塵、雨水中的酸堿物質(zhì)等磨損和侵蝕，導(dǎo)致其表面刮花，也會降低透光效率。
[0004]對此，現(xiàn)有技術(shù)中在制備以玻璃鋼板為構(gòu)成材料的透明蓋板時，會采用特殊材質(zhì)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(huán)族聚酰胺類材料，但特殊原料制備的玻璃鋼板往往導(dǎo)致產(chǎn)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(yōu)勢互補，但繁瑣的制備工藝同樣導(dǎo)致了透明蓋板成本的提升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中制備的玻璃鋼板材料透明蓋板的諸多缺陷，本發(fā)明提出了如下的解決方法，即提供一種改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，所述改進(jìn)的太陽能板用復(fù)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(gòu)成并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(yīng)用于光學(xué)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，增透層對于增透光波長與增透層構(gòu)成材料的折射率和增透層的厚度有關(guān)。如果采用單一材質(zhì)制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?；谠撛?，通過使用具有特定折射率的構(gòu)成材料并控制增透層的厚度，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(qū)域，以保證全波段的可見光均可有效透過面板而到達(dá)太陽能電池。這一鍍膜方法工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)效率低。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)公開的方案不同，本發(fā)明所采用的增透層制備工藝為:
[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(lǐng)域常用的方法，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、中高功率脈沖磁控濺射(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(gòu)成材料的折射率優(yōu)選在1.38-1.95之間，其最大厚度(即未被蝕刻的增透層厚度)介于55-200nm、優(yōu)選55-95nm、進(jìn)一步優(yōu)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(xù)梯度，也可以是非連續(xù)梯度，從制備工藝簡化的角度考慮，優(yōu)選非連續(xù)梯度。所述圖像優(yōu)選分為多個梯度區(qū)間；各梯度區(qū)之間優(yōu)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(yōu)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(qū)間個別區(qū)間的破損不會對其余區(qū)間造成不利影響。所述蝕刻可使用本領(lǐng)域常用的方法，例如全息激光蝕刻(HLE)、濺射與離子束銑蝕(SIME)、高壓等離子刻蝕(HPPE )、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等。
[0010]防腐蝕層位于增透層相反與玻璃鋼板基底的一側(cè)，起到保護(hù)增透層和的作用。其構(gòu)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)是由碳和硅構(gòu)成的基本上呈無定形態(tài)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(gòu)成。DLG和DLC分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有規(guī)整的原子結(jié)構(gòu)，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(huán)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、或酸堿等對玻璃鋼板/增透層的腐蝕。
[0012]DLG和DLC層的制備方法可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法來實現(xiàn)，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(yōu)選100-300nm、進(jìn)一步優(yōu)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(fā)明的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板的制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(jìn)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(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、中高功率脈沖磁控濺射(HPPMS)。特別是步驟(3)中，可進(jìn)一步通過刻蝕將增透層分割為多個厚度呈梯度變化的區(qū)間。
[0020]有益效果
[0021]本發(fā)明的透明蓋板使用多層鍍層，在生產(chǎn)成本小幅增加的前提下顯著提高了產(chǎn)品的使用壽命和透光效率，其有益效果包括:
[0022]1.可使用市場上易于采購、成本低廉的任何品種玻璃鋼板作為基礎(chǔ)，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.采用一種原料制備增透層，并和蝕刻工藝配合，簡化了增透層的生產(chǎn)工藝，在提高生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)上降低了產(chǎn)品成本。
[0024]3.使用防腐蝕層同時保護(hù)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(qū)間、分別保護(hù)，進(jìn)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(zhuǎn)換效率。如果沒有防腐蝕層，增透層在自然環(huán)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(fā)明的結(jié)構(gòu)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(gòu)成并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(gòu)成。所述透明蓋板可采用以下原料和工藝步驟制備而成:
[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，以中高功率脈沖磁控濺射(HPPMS)在鋼化玻璃基板上鍍一層三氧化二釔涂層，涂層厚度為75nm ；
[0031](3)以高壓等離子刻蝕(HPPE)對三氧化二釔涂層進(jìn)行刻蝕以形成厚度呈梯度變化的區(qū)間，并進(jìn)一步將涂層的局部完全刻蝕以形成多個厚度呈梯度變化的區(qū)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(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，所述改進(jìn)的太陽能板用復(fù)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(gòu)成并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(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，所述增透層的厚度梯度變化是非連續(xù)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，所述增透層被分割為多個厚度呈梯度變化的區(qū)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，所述多個厚度呈梯度變化的區(qū)間之間具有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，所述間隙寬度為150_450nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，所述增透層未被蝕刻的部分的最大厚度為55-200nm、優(yōu)選55_95nm、進(jìn)一步優(yōu)選60_80nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板，其特征在于，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(yōu)選 150_200nm。
9.據(jù)權(quán)利要求1-8任一項改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板的制備方法，其特征在于，所述制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(jìn)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(jù)權(quán)利要求9所述改進(jìn)的太陽能板用復(fù)合蓋板的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，進(jìn)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(qū)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(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】陳廷敏, 王學(xué)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