高透射率光伏玻璃减反射膜 当前位置:首页成果转化

方案详述(编号:T2016080074)


1、光伏玻璃减反射膜概述

光伏玻璃是光伏电池重要的辅材,由于玻璃具有光反射作用,大约有8%左右的光会被反射浪费掉。为了提高太阳能组件的效率。给光伏玻璃镀上一层减反射膜,能够最大程度减少玻璃的光反射损失。

光伏电池的组件结构如图1所示。光伏组件的封装玻璃采用钢化超白玻璃,其可见光透射率>91%,单面反射率约为4%,折射率为1.52。为了提高光伏组件的光电转换效率,利用玻璃镀膜技术,对钢化超白玻璃单面镀减反射膜,生产镀膜玻璃,可使透射率增加2.5%左右,进而光伏组件的发电输出功率可提高2~3.5W/平方米。

减反射膜可有效提高光伏组件发电输出功率,并已取得显著的经济和社会效益。目前减反射镀膜玻璃在光伏组件中的渗透率约为50%,伴随渗透率的提高和光伏行业本身的增长,并辅以减反射膜技术水平不断提升、以及经济性进一步得到验证,必将为减反射镀膜玻璃带来广阔的市场空间。据预测2015年晶体硅光伏组件对应的光伏玻璃需求将超过6.5亿平方米,而减反射镀膜玻璃将在其中占有巨大市场份额。

光伏电池组件结构

2、光伏玻璃减反射膜原理

光线由空气(折射率nAir)入射到玻璃(折射率nGlass),会在玻璃表面产生反射光。如果在玻璃表面镀一层适当厚度的膜层(折射率nfilm),利用膜层产生的相消性干涉效果,可消除反射光,从而提高透射率。理想的单层减反射膜的条件是:

nfilm = (nGlass*nAir)1/2 = (1.52*1)1/2 = 1.23;t=λ/(4nfilm)

即,减反射膜的折射率为空气与玻璃折射率乘积的平方根,且膜层厚度约为1/4波长。此时,恰好发生相消干涉,反射光的总强度接近为零,由此增强透射光强度。一般玻璃的折射率在1.47~1.57,因此减反射膜的理想折射率为1.21~1.25,目前已知的固体物质的折射率都高于此值,而折射率与材料的致密度有关,通过控制好孔隙率,可使减反射膜的折射率达到理想值。对于超白玻璃来说,其折射率为1.52,理想的减反射膜折射率为1.23,由此玻璃单面反射率最高可减少4%左右。

光伏玻璃减反射膜原理

3、本项目介绍

为解决可见光损失,达到提升进光量的目的,常用方法是在光伏玻璃表面镀减反射膜(或称增透膜)。该减反射膜,可以是一层SiO2或TiO2膜。对于SiO2减反射膜,由于其本征折射率(约1.52)高于其理论最佳折射率1.23,因此必须增加SiO2薄膜的孔隙率才能够实现减反射效果。为了增加孔隙率,常用的方法是在SiO2溶胶中加入模板剂,例如:非离子表面活性剂Triton X-100(聚乙二醇辛基苯基醚)或阳离子表面活性剂CTAB(溴化十六烷基三甲铵)等。迄今所报道的模板剂基本都是有机物。

本项目针对目前SiO2减反射膜制备中缺少无机模板剂的现状,开发出一种可用于光伏电池及其他相关领域的采用无机模板剂的SiO2减反射膜及其制备方法。

本项目核心与创新点:

  1. 采用的无机模板剂能够起到与有机模板剂同等的的造孔效果;
  2. 提供了一种成本低廉、工艺简单且环境友好的SiO2减反射膜制备技术,适合大规模工业化生产。

本项目采用溶胶-凝胶方法配制溶胶。使用该溶胶,在玻璃基片表面镀膜,然后烘干固化,最后去除无机模板剂,得到单面镀SiO2减反射膜的玻璃片。图3为玻璃基片以及单面镀SiO2减反射膜的玻璃片的透射率对比曲线。可以看出,镀膜样品A-66的透射率最高可达95%,相比于玻璃基片,透射率提升约4%。

图4为镀SiO2减反射膜的玻璃片的表面SEM图像。可以看出,在去除无机模板剂后,SiO2减反射膜是由SiO2颗粒堆积构成,颗粒间形成孔隙,SiO2颗粒尺寸约20纳米。通过调节溶胶中无机模板剂浓度,可控制SiO2减反射膜的孔隙率,从而调控其折射率,实现最高透射率。

图3 玻璃基片与单面SiO2减反射膜的玻璃片的透射率曲线

图4 单面镀SiO2减反射膜的玻璃片表面的扫描电镜(SEM)图像

超白光伏玻璃表面镀制本项目SiO2减反射膜,可使光伏玻璃具有更高的太阳光透射率,从而有效提高光伏电池组件的发电输出功率。

技术优势


1、采用的无机模板剂能够起到与有机模板剂同等的的造孔效果;

2、提供了一种成本低廉、工艺简单且环境友好的SiO2减反射膜制备技术,适合大规模工业化生产。

技术效果与指标


解决可见光损失,达到提升进光量。