專利名稱：用于太陽能電池板的玻璃板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于太陽能電池板的玻璃板及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種干凈的可再生的新能源，越來越受到人們的親睞，在人們生活、工作中有著廣泛的作用。由于照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費(fèi)，所以可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源，而且太陽能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。太陽能的使用主要分為幾個(gè)方面家庭用小型太陽能電站、大型并網(wǎng)電站、建筑一體化光伏玻璃幕墻、太陽能路燈、風(fēng)光互補(bǔ)路燈、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)等，現(xiàn)在主要的應(yīng)用方式為建筑一體化和風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。太陽能電池板(也叫太陽能電池組件)是具有封裝及內(nèi)部連接的、能單獨(dú)提供直流電輸出的、不可分割的最小太陽能電池組合裝置。太陽能電池板是有多塊太陽能電池串聯(lián)起來的集合體。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。太陽能電池板(也稱太陽能電池組件)的核心是太陽能電池片(1)單晶硅太陽能電池單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到對(duì)％，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年；(2)多晶硅太陽能電池多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率為14. 8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好；(3)非晶硅太陽能電池非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，目前國(guó)際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減。太陽能電池板由太陽能電池片、鋁合金邊框、鋼化玻璃和接線盒等組成。目前，用于太陽能電池板的玻璃板基本上都是鋼化玻璃或白玻璃，太陽能電池板使用時(shí)間久了之后，玻璃板表面會(huì)形成各種頑固污漬，影響其透光率，從而影響太陽能電池板對(duì)光的吸收，因此定期需要人工去打掃，增添了很多麻煩。同時(shí)隨著長(zhǎng)時(shí)間的照射，太陽輻射會(huì)引起玻璃的老化，最終影響太陽能電池板的效率與壽命
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于太陽能電池板的玻璃板及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種用于太陽能電池板的玻璃板， 它包括玻璃基板、電介質(zhì)層和納米薄膜，其中，在玻璃基板上通過真空濺射法制備電介質(zhì)層，然后在電介質(zhì)層上通過溶膠凝膠法鍍制納米薄膜。進(jìn)一步地，所述納米薄膜為摻雜金屬元素的二氧化鈦膜，所述摻雜金屬元素為摻雜鉬、摻雜鑭、或鈰和鐵共摻，其中，摩爾百分含量分別為，鉬0. 3% ；鑭0. 3% ；鈰0. 1%、鐵
0. 02%o一種上述用于太陽能電池板的玻璃板的制備方法，包括如下步驟
(1)在玻璃基板上通過真空濺射法制備電介質(zhì)層，以減少玻璃對(duì)可見光的反射率真空濺射時(shí)，先將玻璃基板表面于200°C下進(jìn)行0. 5h的熱處理，然后采用真空濺射在氧氬氣氛圍中形成IOnm的二氧化硅電介質(zhì)層2，其中濺射氣壓為0. 7pa，氧氣氬氣=0. 1 1 (ν/ν)；
(2)在電介質(zhì)層上通過溶膠凝膠法鍍制納米薄膜，納米薄膜厚度為10-250nm的溶膠膜，用120°C -200°C的過熱蒸汽干燥10-30min ；
(3)以2-6°C的升溫速率，升溫至400-550°C，加溫固化l_5h；
(4)對(duì)玻璃板進(jìn)行鋼化處理將處理后的玻璃板加熱到600°C，消除內(nèi)部應(yīng)力，然后將玻璃移出加熱爐，再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面，使其迅速且均勻地冷卻至室溫，即可完成鋼化處理；
(5)用紫外燈對(duì)太陽能電池板表面進(jìn)行光固化，光固化的紫外線波長(zhǎng)小于380nm，且照射時(shí)間為0. 5-池，光強(qiáng)度在4mW/cm2或以上，從而使納米膜能長(zhǎng)時(shí)間保持在激活狀態(tài)，最終制備得到本發(fā)明的用于太陽能電池板的玻璃板。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用在太陽能電池板上制備電介質(zhì)層與納米薄膜層，從而保證太陽能電池板的更好的應(yīng)用，改進(jìn)后的太陽能電池板具有以下特性
1、延長(zhǎng)壽命納米材料具有耐候性，防止太陽能電池板表面在高溫下驟冷引起一定程度的破裂，從而延長(zhǎng)了太陽能電池板的壽命；
2、自清潔效果由于納米粒子比表面積大、表面活性高，能自動(dòng)分解太陽能電池板表面的污垢，頑固有機(jī)污漬等各種有機(jī)物；
3、提高耐腐蝕性納米材料具有耐腐性，可使玻璃對(duì)環(huán)境中的各類污染物質(zhì)具有一定的隔離作用，從而延遲了太陽能電池板表面的老化速度；
4、提高耐磨性納米材料具有高硬度，耐磨，有納米薄膜后的太陽能電池板表面具有更好的耐磨性；
5、由于納米薄膜具有持久性，使得改良后的太陽能電池板的性能更具耐久性。


圖1是太陽能電池板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是太陽能電池板制備方法工藝流程圖； 圖中，玻璃基板1、電介質(zhì)層2、納米薄膜3。
具體實(shí)施方式
太陽能電池發(fā)電原理太陽能電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如單晶娃，多晶娃，非晶娃，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅， 形成P — N結(jié)。當(dāng)光線照射太陽能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P — N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。如圖1所示，本發(fā)明用于太陽能電池板的玻璃板及其制備方法在玻璃基板1上通過真空濺射法制備電介質(zhì)層2，然后在電介質(zhì)層2上通過溶膠凝膠法鍍制納米薄膜3。本發(fā)明在玻璃基板1上通過真空濺射法制備的電介質(zhì)層2起到減少反射的作用， 從而增加光的透光率，提高了太陽能電池板的效率。本發(fā)明納米薄膜3為摻雜金屬元素的二氧化鈦膜，金屬元素為摻雜鉬、鑭或鈰、鐵共摻。其中，摩爾百分含量分別為，鉬0. 3% ；鑭0. 3% ；鈰0. 1%、鐵0. 02%。二氧化鈦膜本身具有超親水和超親油性，通過納米級(jí)膜層的催化反應(yīng)可迅速降解分解脫落，達(dá)到玻璃自凈的目的。原理是光照下二氧化鈦膜的表面形成電穴和游離粒子， 結(jié)合空氣中的水合氧氣，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，表面形成強(qiáng)氧化性的氫氧自由基(· 0H)及超氧陰離子自由基(02_)，從而能能分解空氣中的有害氣體和部分無機(jī)化合物，并抑制細(xì)菌生長(zhǎng)和病毒的活性，打到殺菌、空氣凈化、除臭、霉等功能。而二氧化鈦摻雜金屬可以讓太陽能電池板的自清潔效果更為顯著，是提高自清潔效果重要的途徑之一，有金、銀、鉬、鈀、鑭、鈰等，其中摻雜鉬性能最好。當(dāng)鉬或其他金屬元素?fù)诫s在二氧化鈦中時(shí)，金屬充當(dāng)催化反應(yīng)的活性中心，使光生電子和空穴快速分離，從而提高其光催化性能。本發(fā)明提供了一種具有自清潔、耐磨、耐腐、持久性強(qiáng)等具有更多改進(jìn)特性的的太陽能電池板的方法，從而省去定期需要去屋頂打掃太陽能電池板的麻煩。
本發(fā)明采用溶膠凝膠法旋涂成膜，由此形成的膜容易，粘結(jié)強(qiáng)度大，能制備出均勻透明牢固的二氧化鈦薄膜。本發(fā)明提供了一種在太陽能電池板鋼化玻璃制備電介質(zhì)層和納米薄膜的方法，從而使太陽能電池板具有更多的特性。本發(fā)明采用在太陽能電池板表面白玻璃表面由內(nèi)到外依次形成電介質(zhì)層、納米薄膜，納米薄膜選用的材料為納米二氧化鈦摻雜鉬/摻雜鑭/摻雜鈰、鐵。其具體步驟如下
1、在太陽能電池表面玻璃表面采用真空濺射法制備電介質(zhì)層，以減少玻璃對(duì)可見光的反射率。真空濺射時(shí)先在鋼化玻璃表面于200°C下進(jìn)行0. 5h的熱處理，然后采用真空濺射在氧氬氣氛圍中形成IOnm的二氧化硅電介質(zhì)層，其中濺射氣壓為0. 7pa，氧氣氬氣=0. 1 1 ；
2、用溶膠凝膠法制備摻雜0.01%-0. 3%金屬元素的二氧化鈦溶膠，用旋涂法在電介質(zhì)層上面鍍制厚度為10-250nm的溶膠膜，用120°C _200°C的過熱蒸汽干燥10-30min ；
3、以2-6°C的升溫速率，升溫至400-550°C，加溫固化l_5h；
4、對(duì)太陽能電池板進(jìn)行鋼化處理。將處理后的太陽能電池表面玻璃加熱到接近玻璃的軟化溫度(600°C)，通過自身的形變消除內(nèi)部應(yīng)力，然后將玻璃移出加熱爐，再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面，使其迅速且均勻地冷卻至室溫，即可完成鋼化處理；
5、用紫外燈對(duì)太陽能電池板表面進(jìn)行光固化，光固化的紫外線波長(zhǎng)小于380nm，且照射時(shí)間為0. 5-池，光強(qiáng)度在4mW/cm2或以上，從而使納米膜能長(zhǎng)時(shí)間保持在激活狀態(tài)。本發(fā)明摻雜納米材料的元素也可用鐵、硫等金屬元素，效果各異。下面參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更顯而易見。實(shí)例1
在太陽能電池板表面鍍制摻雜0. 3%鉬的納米二氧化鈦薄膜
以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，按Z (鈦酸四丁酯)J (乙醇(二乙酸銨)=170:575:41. 25 的比例相混合，并連續(xù)均勻攪拌lh，得溶液A。將一定量的H2PtC16 -6H20溶于水中，制成9ml溶液，將此溶液與200ml無水乙醇相混合得溶液B，將B液緩慢加入A中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌0. 5h,然后暗處?kù)o置Mh，得到摻雜鉬的二氧化鈦溶膠。在太陽能電池表面玻璃表面先用真空濺射法制備電介質(zhì)層，以減少玻璃可見光的反射率，真空濺射時(shí)先在鋼化玻璃表面于200°C下進(jìn)行0. 5h的熱處理，然后采用真空濺射在氧氬氣氛圍中形成IOnm的二氧化硅電介質(zhì)層，濺射氣壓為0. 7pa,氧氬=0. 1 ；用溶膠凝膠法制備摻雜0. 3%鉬的二氧化鈦溶膠，用旋涂法在電介質(zhì)層上面鍍制厚度為10-250nm 的溶膠膜，用過熱蒸汽干燥10-30min ；以2-6°C的升溫速率，升溫至400-500°C，加溫固化 l-3h ；對(duì)太陽能電池板在600°C下進(jìn)行鋼化處理；用紫外燈對(duì)太陽能電池板表面進(jìn)行光固化，光固化的紫外線波長(zhǎng)小于380nm，且照射時(shí)間為0. 5_池，光強(qiáng)度在4mW/cm2或以上，從而使納米膜能長(zhǎng)時(shí)間保持在激活狀態(tài)。使用摻雜鉬的二氧化鈦膜使太陽能電池板具有很好的自清潔、耐腐蝕、耐磨、持久等效果，同時(shí)大大提高了太陽能電池板的效率和壽命。實(shí)施例2
在太陽能電池板表面鍍制摻雜0. 3%鑭的納米二氧化鈦薄膜
以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，按Z (鈦酸四丁酯)J (乙醇(二乙酸銨)=170:575:41. 25 的比例相混合，并連續(xù)均勻攪拌lh，得溶液A。將一定量的鑭的硝酸鹽溶于水中，制成9ml溶液，將此溶液與200ml無水乙醇相混合得溶液B，將B液緩慢加入A中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌0. 5h,然后暗處?kù)o置Mh，得到摻雜鈀的二氧化鈦溶膠。在太陽能電池表面玻璃表面先用真空濺射法制備電介質(zhì)層，以減少玻璃可見光的反射率，真空濺射時(shí)先在鋼化玻璃表面于200°C下進(jìn)行0. 5h的熱處理，然后采用真空濺射在氧氬氣氛圍中制備IOnm的二氧化硅電介質(zhì)層，濺射氣壓為0. 7pa，氧氬=0. 1 ；用溶膠凝膠法制備摻雜0. 3%鑭的二氧化鈦溶膠，用旋涂法在電介質(zhì)層上面鍍制厚度為10-250nm的溶膠膜，用過熱蒸汽干燥IOmin ；3)以2-6°C的升溫速率，升溫至400-500°C加溫固化l_3h ； 4)對(duì)太陽能電池板在600°C下進(jìn)行鋼化處理；5)用紫外燈對(duì)太陽能電池板表面進(jìn)行光固化，光固化的紫外線波長(zhǎng)小于380nm，且照射時(shí)間為0. 5_池，光強(qiáng)度在4mW/cm2或以上，從而使納米膜能長(zhǎng)時(shí)間保持在激活狀態(tài)。使用摻雜鑭的二氧化鈦膜使太陽能電池板具有很好的自清潔、耐腐蝕、耐磨、持久等效果，同時(shí)大大提高了太陽能電池板的效率和壽命。實(shí)例3在太陽能電池板表面鍍制摻雜0. 1%鈰、0. 02%鐵的納米二氧化鈦薄膜以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，按Z (鈦酸四丁酯)J (乙醇(二乙酸銨)=170:575:41. 25
的比例相混合，并連續(xù)均勻攪拌lh，得溶液A。將一定量鐵的硝酸鹽、鈰的硝酸鹽共溶于水中，制成9ml溶液，將此溶液與200ml 無水乙醇相混合得溶液B，將B液緩慢加入A中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌0. 5h，然后暗處?kù)o置 24h,得到摻雜鉬的二氧化鈦溶膠。在太陽能電池表面玻璃表面先用真空濺射法制備電介質(zhì)層，以減少玻璃可見光的反射率，真空濺射時(shí)先在鋼化玻璃表面于200°C下進(jìn)行0. 5h的熱處理，然后采用真空濺射在氧氬氣氛圍中形成IOnm的二氧化硅電介質(zhì)層，濺射氣壓為0. 7pa，氧氬=0. 1 ；用溶膠凝膠法制備摻雜含0. 1%鈰、0. 0 鐵的二氧化鈦溶膠，用旋涂法在電介質(zhì)層上面鍍制厚度為 10-250nm的溶膠膜，用過熱蒸汽干燥10-30min ；以2_6°C的升溫速率，升溫至400_500°C，加溫固化1- ；對(duì)太陽能電池板在600°C下進(jìn)行鋼化處理；用紫外燈對(duì)太陽能電池板表面進(jìn)行光固化，光固化的紫外線波長(zhǎng)小于380nm，且照射時(shí)間為0. 5_2h，光強(qiáng)度在4mW/cm2或以上，從而使納米膜能長(zhǎng)時(shí)間保持在激活狀態(tài)。使用鈰、鐵共摻的二氧化鈦膜使太陽能電池板具有很好的自清潔、耐腐蝕、耐磨、 持久等效果，同時(shí)大大提高了太陽能電池板的效率和壽命。
權(quán)利要求
1.一種用于太陽能電池板的玻璃板，其特征在于，它包括玻璃基板(1)、電介質(zhì)層(2) 和納米薄膜(3 )，其中，在玻璃基板(1)上通過真空濺射法制備電介質(zhì)層(2 )，然后在電介質(zhì)層(2 )上通過溶膠凝膠法鍍制納米薄膜(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于太陽能電池板的玻璃板，其特征在于，所述納米薄膜(3)為摻雜金屬元素的二氧化鈦膜，所述摻雜金屬元素為摻雜鉬、摻雜鑭、或鈰和鐵共摻，其中，摩爾百分含量分別為，鉬0. 3% ；鑭0. 3% ；鈰0. 1%、鐵0. 02%。
3.—種權(quán)利要求1所述用于太陽能電池板的玻璃板的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)在玻璃基板1上通過真空濺射法制備電介質(zhì)層，以減少玻璃對(duì)可見光的反射率真空濺射時(shí)，先將玻璃基板1表面于200°C下進(jìn)行0. 5h的熱處理，然后采用真空濺射在氧氬氣氛圍中形成IOnm的二氧化硅電介質(zhì)層2，其中濺射氣壓為0. 7pa，氧氣氬氣=0. 1 1 (ν/ v)；(2)在電介質(zhì)層2上通過溶膠凝膠法鍍制納米薄膜3，納米薄膜3厚度為10-250nm的溶膠膜，用120°C -200°C的過熱蒸汽干燥10-30min ；(3)以2-6°C的升溫速率，升溫至400-550°C，加溫固化l_5h；(4)對(duì)玻璃板進(jìn)行鋼化處理將處理后的玻璃板加熱到600°C，消除內(nèi)部應(yīng)力，然后將玻璃移出加熱爐，再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面，使其迅速且均勻地冷卻至室溫，即可完成鋼化處理；(5)用紫外燈對(duì)太陽能電池板表面進(jìn)行光固化，光固化的紫外線波長(zhǎng)小于380nm，且照射時(shí)間為0. 5-池，光強(qiáng)度在4mW/cm2或以上，從而使納米膜能長(zhǎng)時(shí)間保持在激活狀態(tài)，最終制備得到本發(fā)明的用于太陽能電池板的玻璃板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽能電池板的玻璃板及其制備方法，它包括玻璃基板、電介質(zhì)層和納米薄膜，其中，在玻璃基板上通過真空濺射法制備電介質(zhì)層，然后在電介質(zhì)層上通過溶膠凝膠法鍍制納米薄膜；本發(fā)明具有壽命長(zhǎng)、自清潔、耐腐蝕性高、耐磨性高、耐久性等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102339882SQ201110313140
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者陸飛飛 申請(qǐng)人:陸飛飛