制备太阳电池用镀膜玻璃的设备及其制作方法与流程

本发明属于机械技术领域，涉及一种镀膜工艺，特别是一种制备太阳电池用镀膜玻璃的设备及其制作方法。

背景技术：

随着全球经济的迅猛发展，能源与环境问题日益突出，各国政府均大力支持和发展清洁能源与可再生能源。其中，太阳能作为最重要的可再生能源，在最近10年得到了成几何级的增长。2015年全球光伏发电装机新增容量为59GW，比2014年增长33％。更长远来看，IHS预测光伏发电安装量在未来5年内将每年以10.5％的增长率递增，在2020年将达到96GW。

为提高光伏产品的竞争力，最有效的途径之一是提高太阳电池的转换效率。除了通过各种技术手段提高电池片本身的转换效率外，在提高其封装材料---光伏玻璃的透光率和耐候性等方面也得到了长足的发展。目前主流的技术方案是在光伏玻璃表面镀减反射膜，即采用溶胶凝胶法，在光伏玻璃表面涂覆一层或多层薄膜材料，以降低在特定波段光谱的反射，从而提高光伏玻璃的透光率。在玻璃表面实施镀膜的方式包括辊涂法、喷涂法和表面刻蚀法等，其中辊涂法因实施方便得到最广泛的应用。

然而，目前所有的技术方法，都不能很好的解决镀膜膜层均匀性的问题。喷涂法镀膜过程中，喷枪中心镀膜液富集多，造成花斑；表面刻蚀法因压花玻璃表面成分难以均一，导致刻蚀反应的速度不一致造成膜厚不均匀；即使均匀性最好的辊涂法，受制于玻璃厚薄差、辊道传输抖动等多种因素的制约，也难以达到高精度的一致性。在镀膜均匀性无法进一步提高的情况下，市场只能接受镀膜膜层厚度规格为+/-10nm的公差。其结果一方面造成组件的色差影响外观，另一方面由于镀膜玻璃各区域透光率不一致造成热斑效应，影响组件的耐久性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过改进设备结构、工艺操作及工艺参数，以达到镀膜厚度精准、均一的制备太阳电池用镀膜玻璃的设备及其制作方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：制备太阳电池用镀膜玻璃的设备，包括传送带机构、气溶胶喷雾机构、钢化炉和控制台，所述传送带机构位于下方，所述气溶胶喷雾机构、钢化炉按工艺次序前、后设置在所述传送带机构上，所述传送带机构包括用于玻璃板输送的传送带，所述气溶胶喷雾机构包括镀膜室，所述镀膜室架设在所述传送带上，所述镀膜室内设置雾化腔室，所述雾化腔室的底部设置喷嘴，所述喷嘴的嘴口正对所述传送带，所述雾化腔室的顶部设置两个进口，一个进口通过供液管连接镀膜液储料罐，所述供液管上串接蠕动泵，另一个进口通过供气管连接储气罐，所述供气管上串接增压泵，所述控制台内设置控制主板，所述控制主板通过电控连接所述传送带机构、蠕动泵、增压泵、喷嘴及钢化炉。

本制备太阳电池用镀膜玻璃的设备中，玻璃板为超白压延玻璃基板，超白压延玻璃基板的上表面为绒面，下表面为布纹面，需在其上表面涂覆多孔二氧化硅减反射膜。

在上述的制备太阳电池用镀膜玻璃的设备中，所述传送带机构还包括传送电机、主动齿轮、从动齿轮及链条，所述传送带的两边沿上固设上述链条，所述传送电机的输出轴固穿上述主动齿轮，所述主动齿轮、从动齿轮均与所述链条形成啮合连接，所述控制主板通过电控连接所述传送电机。

在上述的制备太阳电池用镀膜玻璃的设备中，所述雾化腔室具有漏斗型内腔，所述漏斗型内腔的大口朝上，小口朝下，所述小口的底端为尖嘴型的所述喷嘴，所述喷嘴内设置阀门，所述控制主板通过电控连接所述阀门。

运用上述设备制作镀膜玻璃的制作方法，包括以下操作步骤：

1)、选用浓度为2.5％的镀膜前驱液体存储于镀膜液储料罐中；采用氮气作为雾化气存储于储气罐中；

2)、通过控制台操控传送带以5m/min～15m/min的匀速传输玻璃板；通过控制台操控蠕动泵将镀膜液储料罐中的镀膜前驱液体泵入雾化腔室中，通过控制台操控增压泵将储气罐中的氮气以10bar～20bar的压强泵入雾化腔室中；

3)、镀膜前驱液体与氮气在雾化腔室中进行射流式混合雾化，漏斗型内腔使混合后的气液逐渐增压，最终通过细小的喷嘴以20ml/min～30ml/min的流量形成高速气流，产生的负压带动液体或其它流体一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞溅使液滴变成雾状微粒喷出后形成气溶胶；

4)、传送带输送玻璃板进入镀膜室，气溶胶吸附在玻璃板的表面形成一层均匀的雾化湿膜；

5)、传送带继续向后输送玻璃板，而后玻璃板进入钢化炉，通过控制台操控钢化炉进行温度大于600℃,时间大于60秒的钢化、固化操作，使玻璃板表面的湿膜转变成干膜，即形成多孔二氧化硅减反射膜。

在上述的制作方法中，在步骤1)中，2.5％的镀膜前驱液体中主溶剂为异丙醇。

在上述的制作方法中，雾化浓度、喷嘴流量和玻璃板传送速度决定镀膜厚度，当调控泵气压力越大导致雾化浓度越高，喷嘴流量越大,玻璃板传送速度越慢,膜厚就越厚；反之，膜厚就越薄。具体膜厚调控方法：首先根据理论计算需要的量,根据生产线的运行速度,然后设置喷嘴流量,最后根据实际测量结果再进行微调。

与现有技术相比，本制备太阳电池用镀膜玻璃的设备及其制作方法具有以下特点：

1、本技术结合了喷涂镀膜的速度优势，浸泡式镀膜的高品质以及滚涂镀膜的原材料高效利用的特性。

2、镀膜前驱体通过密封管道输送，在经过雾化实施镀膜前不与空气接触，保证了镀膜液不受外界环境的污染，利于得到优质的减反射膜层。

3、本方法镀膜前驱体经过雾化后分散为气溶胶，具有极其优良的分散均一性，气溶胶再在玻璃表面沉积，得到的膜层厚度十分均匀，同一片玻璃上各点膜厚的公差可以控制在+/-2nm。

4、本方法可以采用多种手段，十分方便和精确的调节膜层厚度，以满足不同用户的要求。膜厚的调节方法可以通过改变雾化腔体内的雾化气体浓度、喷嘴流量以及玻璃运行速度等多种手段进行。

本发明所阐述的方法，经济性强，并能显著提高膜层质量，既适用于实验研究，也适用于工业化生产。

附图说明

图1是本制备太阳电池用镀膜玻璃的设备的示意图。

图中，1、蠕动泵；2、增压泵；3、镀膜室；4、雾化腔室；5、玻璃板。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本制备太阳电池用镀膜玻璃的设备，包括传送带机构、气溶胶喷雾机构、钢化炉和控制台，传送带机构位于下方，气溶胶喷雾机构、钢化炉按工艺次序前、后设置在传送带机构上，传送带机构包括用于玻璃板5输送的传送带，气溶胶喷雾机构包括镀膜室3，镀膜室3架设在传送带上，镀膜室3内设置雾化腔室4，雾化腔室4的底部设置喷嘴，喷嘴的嘴口正对传送带，雾化腔室4的顶部设置两个进口，一个进口通过供液管连接镀膜液储料罐，供液管上串接蠕动泵1，另一个进口通过供气管连接储气罐，供气管上串接增压泵2，控制台内设置控制主板，控制主板通过电控连接传送带机构、蠕动泵1、增压泵2、喷嘴及钢化炉。

本制备太阳电池用镀膜玻璃的设备中，玻璃板5为超白压延玻璃基板，超白压延玻璃基板的上表面为绒面，下表面为布纹面，需在其上表面涂覆多孔二氧化硅减反射膜。

传送带机构还包括传送电机、主动齿轮、从动齿轮及链条，传送带的两边沿上固设上述链条，传送电机的输出轴固穿上述主动齿轮，主动齿轮、从动齿轮均与链条形成啮合连接，控制主板通过电控连接传送电机。

雾化腔室4具有漏斗型内腔，漏斗型内腔的大口朝上，小口朝下，小口的底端为尖嘴型的喷嘴，喷嘴内设置阀门，控制主板通过电控连接阀门。

运用上述设备制作镀膜玻璃的制作方法，包括以下操作步骤：

1)、选用浓度为2.5％的镀膜前驱液体存储于镀膜液储料罐中；采用氮气作为雾化气存储于储气罐中；

2)、通过控制台操控传送带以5m/min～15m/min的匀速传输玻璃板5；通过控制台操控蠕动泵1将镀膜液储料罐中的镀膜前驱液体泵入雾化腔室4中，通过控制台操控增压泵2将储气罐中的氮气以10bar～20bar的压强泵入雾化腔室4中；

3)、镀膜前驱液体与氮气在雾化腔室4中进行射流式混合雾化，漏斗型内腔使混合后的气液逐渐增压，最终通过细小的喷嘴以20ml/min～30ml/min的流量形成高速气流，产生的负压带动液体或其它流体一起喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞溅使液滴变成雾状微粒喷出后形成气溶胶；

4)、传送带输送玻璃板5进入镀膜室3，气溶胶吸附在玻璃板5的表面形成一层均匀的雾化湿膜；

5)、传送带继续向后输送玻璃板5，而后玻璃板5进入钢化炉，通过控制台操控钢化炉进行温度大于600℃,时间大于60秒的钢化、固化操作，使玻璃板5表面的湿膜转变成干膜，即形成多孔二氧化硅减反射膜。

在步骤1)中，2.5％的镀膜前驱液体中主溶剂为异丙醇。

雾化浓度、喷嘴流量和玻璃板5传送速度决定镀膜厚度，当调控泵气压力越大导致雾化浓度越高，喷嘴流量越大,玻璃板5传送速度越慢,膜厚就越厚；反之，膜厚就越薄。具体膜厚调控方法：首先根据理论计算需要的量,根据生产线的运行速度,然后设置喷嘴流量,最后根据实际测量结果再进行微调。

具体实验实例为：

镀膜前驱体浓度采用2.5％，主溶剂为异丙醇，最终有效成分为二氧化硅的镀膜液，雾化气体压力为15bar,喷枪流量为25ml/min,玻璃板5运行速度为9m/min，利用以上参数实施镀膜。经过钢化后采用椭偏仪测量9个点的光学膜厚，所得结果如下：

本制备太阳电池用镀膜玻璃的设备及其制作方法具有以下特点：

1、本技术结合了喷涂镀膜的速度优势，浸泡式镀膜的高品质以及滚涂镀膜的原材料高效利用的特性。

2、镀膜前驱体通过密封管道输送，在经过雾化实施镀膜前不与空气接触，保证了镀膜液不受外界环境的污染，利于得到优质的减反射膜层。

3、本方法镀膜前驱体经过雾化后分散为气溶胶，具有极其优良的分散均一性，气溶胶再在玻璃表面沉积，得到的膜层厚度十分均匀，同一片玻璃上各点膜厚的公差可以控制在+/-2nm。

4、本方法可以采用多种手段，十分方便和精确的调节膜层厚度，以满足不同用户的要求。膜厚的调节方法可以通过改变雾化腔体内的雾化气体浓度、喷嘴流量以及玻璃运行速度等多种手段进行。

本发明所阐述的方法，经济性强，并能显著提高膜层质量，既适用于实验研究，也适用于工业化生产。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了蠕动泵1；增压泵2；镀膜室3；雾化腔室4；玻璃板5等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。