شیشه خورشیدی ، یک ماده جدید که انتقال نور با تولید انرژی فتوولتائیک را ترک می کند ، دارای مقدار کاربرد قابل توجهی در ساخت - فتوولتائیک یکپارچه (BIPV) ، محاصره سلول خورشیدی و ساختمانهای کارآمد- است. عملکرد اصلی آن برای جذب یا انتقال تابش خورشیدی در حین تبدیل آن به برق یا بهینه سازی راندمان انتقال انرژی است. این مقاله به طور سیستماتیک روشهای اصلی تهیه ، پارامترهای فنی کلیدی و استراتژی های بهینه سازی عملکرد برای شیشه خورشیدی را توضیح می دهد.
I. طبقه بندی و الزامات اساسی شیشه خورشیدی
شیشه خورشیدی را می توان بر اساس عملکرد آن به سه دسته تقسیم کرد:
1.Photovoltaic glass: Serves as the encapsulation substrate for solar cells and requires high light transmittance (typically >90 ٪) و مقاومت در برابر آب و هوا.
2. شیشه تبدیل پوتوترمال: تابش خورشیدی را از طریق یک پوشش جذب می کند و آن را به گرما تبدیل می کند و یک پوشش جذب سطح انتخابی کلید است.
3. شیشه رسانا شفاف: اکسیدهای رسانا شفاف (مانند ITO و FTO) را شامل می شود و به عنوان لایه الکترود برای سلولهای خورشیدی فیلم نازک {1} استفاده می شود.
الزامات اصلی عملکرد عبارتند از: انتقال نوری (نور مرئی) ، بازتاب مادون قرمز (کاهش از بین رفتن گرما) ، استحکام مکانیکی (مقاومت در برابر فشار باد و ضربه) و ثبات شیمیایی (مقاومت در برابر پیری اشعه ماوراء بنفش).
ii. روشهای تولید جریان اصلی و جریان فرآیند
1. بهبود فرآیند شیشه شناور
تولید شیشه شناور سنتی شامل مسطح کردن شیشه های مذاب در یک حمام قلع برای تشکیل لیوان است. شیشه خورشیدی ، بر این اساس ، با خلوص حتی بالاتری با سطح صافی روبرو است. پیشرفت های کلیدی شامل موارد زیر است:
• فرمولاسیون آهن کم-: کاهش میزان اکسید آهن به زیر 0.01 ٪ (در مقایسه با 0.1 ٪ به 0.3 ٪ برای شیشه معمولی) انتقال نور را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.
• در - پوشش خط: پوشش یا لایه های بازتاب ضد- در روشهای ژل (CVD) یا SOL-}}} در آن در آنیل شدن شناور LEHR از طریق آن در لیر شناور LEHR سپرده می شوند. به عنوان مثال ، چند لایه Sio₂- tio₂ می تواند انتقال نور قابل مشاهده را به بیش از 95 ٪ افزایش دهد.
2. فناوری پوشش خلاء آفلاین
برای شیشه فتوولتائیک عملکرد بالا - عملکرد ، لکه دار شدن مگنترون آفلاین یا پوشش تبخیر الکترونی گزینه اصلی انتخاب اصلی است:
• لکه گیری مگنترون: فیلم های نازک نیترید سیلیکون (SINₓ) یا اکسید قلع ایندیم (ITO) را روی یک بستر شیشه ای سپرده می کند. فیلم Sinₓ هر دو بازتاب ضد- را فراهم می کند (ضریب شکست آن را می توان بین 1.9 تا 2.1 تنظیم کرد) و محافظت از انفعال.
• طراحی چند لایه: با متناوب رسوب بالا - recrivey - مواد شاخص (مانند tio₂) و کم- re انطباق {3} مواد شاخص (مانند sio₂) ، کامل- کارآیی انتقال طیف بهینه است. به عنوان مثال ، شیشه Double- Low {7} E شیشه می تواند بیش از 80 ٪ از تابش مادون قرمز را منعکس کند.
روش ژل Sol-} روش و پوشش راه حل
راه حلهای کم هزینه-} اغلب از فرآیند ژل Sol - برای تهیه پوشش های عملکردی نانو استفاده می کنند:
• پوشش های فتوکاتالیستی Tio₂: پوشش های فوتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم (TiO₂) توسط هیدرولیز کردن آلکوکسیدهای تیتانیوم برای تشکیل یک یکنواخت یکنواخت تشکیل می شوند. این SOL سپس DIP- پوشش داده شده یا چرخش - روکش شده و به دنبال آن با عملیات حرارتی ، برای انتقال خود-} تمیز کردن و خواص فیلتر UV به شیشه.
• دوپینگ کوانتومی: نقاط کوانتومی CDSE یا PBS به ماتریس ژل وارد می شوند تا پاسخ طیفی به منطقه مادون قرمز نزدیک {{0} نزدیک شود ، و آنها را برای سلولهای خورشیدی پشت سر هم مناسب می کند.
iii فن آوری های کلیدی بهینه سازی عملکرد
1. anti- بازتاب و ضد - طراحی بازتاب
از طریق محاسبات نظری (به عنوان مثال ، معادله Fresnel) ، شیب شاخص انکسار هوا (N= 1.0) ، پوشش (1.3-1.5 n n) و شیشه (1.5 n n) همسان هستند. به عنوان مثال ، یک لایه Double -} MGF₂-} sio₂ می تواند از دست دادن بازتاب از 4 ٪ به زیر 1 ٪ کاهش یابد.
2. anti- PID (تخریب ناشی از بالقوه)
برای پرداختن به مسئله PID در ماژول های فتوولتائیک سیلیکون کریستالی ، ماژول طولانی {{0} term با اضافه کردن یک لایه سد یونی فلزی قلیایی (مانند یک سد انتشار al₂o₃) به Soda -}} Limium {3} {{Sodium یا با استفاده از یک لیموتر 3} {{{sodium {{{{{{{{{{{{{{{{{{{sodium یا با استفاده از لیموتر 3 ٪ (مانند یک سد یونی فلزی آلکالی) با اضافه کردن یک سد یونی فلزی قلیایی (مانند سد انتشار al₂o₃) کنترل می شود. شیشه).
3. فناوری تشکیل سطح انعطاف پذیر و منحنی
برای قرار دادن سطوح معماری خمیده ، فرآیندهای کامپوزیت پلیمری انعطاف پذیر (مانند بسترهای PET/ETFE که به Ultra -} شیشه نازک پیوند خورده است) یا خم شدن داغ می تواند برای تولید شیشه فتوولتائیک خمیده با شعاع کمتر از 500 میلی متر استفاده شود. این امر برای جلوگیری از ترک خوردگی استرس به بازپخت کنترل شده نیاز دارد.
IV چشم انداز و چالش های کاربردی
صنعتی شدن شیشه خورشیدی هنوز با چالش هایی روبرو است ، از جمله کنترل هزینه (به عنوان مثال ، سرمایه گذاری زیاد در تجهیزات لکه دار مگنترون) ، دستیابی به پوشش یکنواخت در مقیاس بزرگ (انحراف ضخامت فیلم کمتر از 2NM برای سطوح شیشه ای بزرگ) و فناوری های بازیافت (از جمله سم زدایی از ترکیبات فلزات سنگین). دستورالعمل های توسعه آینده عبارتند از:
•
شیشه خاص برای سلول های پشت سر هم Perovskite -: توسعه شیشه تخصصی با انتقال UV بالا برای تکمیل لایه جاذب Perovskite.
•
ادغام کم نور هوشمند: ترکیب یک لایه الکتروشرومیک (مانند WO₃) برای دستیابی به سایه پویا و تولید برق هم افزایی.
•
صفر-} ساخت کربن: جایگزینی آنیل شدن گاز طبیعی سنتی با فناوری کاهش هیدروژن سبز برای کاهش انتشار کربن چرخه عمر.
پایان
فناوری تولید شیشه خورشیدی رویکردهای نوآورانه در علم مواد ، مهندسی نوری و فناوری انرژی را ادغام می کند. عملکرد بهبود یافته آن به طور مستقیم باعث اتخاذ گسترده ادغام ساختمان فتوولتائیک و سیستم های انرژی توزیع شده می شود. از طریق بهینه سازی مداوم سیستم های مواد و فرآیندهای تولید ، شیشه خورشیدی این پتانسیل را دارد که به یکی از مواد اصلی پشتیبانی برای دستیابی به اهداف جهانی بی طرفی کربن تبدیل شود.
