专利名称：非晶硅光伏彩色幕墙玻璃的制作方法
技术领域：
非晶硅光伏彩色幕墙玻璃技术领域[0001]本实用新型涉及一种用于建筑装饰的幕墙玻璃，具体是指一种外观具有多种色 彩、能够用于光伏发电的非晶硅光伏彩色幕墙玻璃。
背景技术：
[0002]光伏幕墙玻璃是指安装在建筑物外部，同时具备光伏发电功能和装饰遮阳功能 的大型平板玻璃制品。随着太阳能发电的广泛应用，光伏建筑一体化(Building-Integrated Photovoltaic, BIPV)的光电幕墙玻璃也逐渐引起了人们的广泛兴趣。有专家预言，采用 光-电建筑一体化组件的光电幕墙玻璃将成为21世纪的并网太阳能发电系统最为走俏的 工程。1996年美国就开始实施了一项称为“光伏建筑物计划”，即生产大量的光伏玻璃 幕墙制品，用于建筑物的屋面、墙面及光伏智能门窗。另外，欧洲的“百万屋顶光伏计 划”、日本的“朝日计划”也大大促进了光伏建材产品的发展及推广应用。2009年我国 国家财政部与住房和城乡建设部发布了 “太阳能光电建筑应用示范项目申报指南”，对 包括光伏瓦、光伏砖、光伏屋面卷材、光伏幕墙玻璃等项目实行财政补贴，其中光伏幕 墙玻璃是开发利用前景最为光明的绿色建筑。[0003]当前光伏玻璃幕墙主流是采用非晶硅电池技术，即在大面积的非晶硅电池板 上，通过增大镂空面积或降低非晶硅吸收膜层的厚度，适当增加透光率，使之成为适合 于建筑玻璃幕墙的光伏发电组件。目前非晶硅光伏幕墙玻璃的结构如图1所示，其中基 板1为超白玻璃，在基板1上依次制备有透明导电膜2、用于太阳光吸收和光电转换的非 晶硅p-i-n层3和金属电极4。由于基板玻璃、透明导电膜、非晶硅层的折射率分别为 1.4、2、3.4，因此这三种材料组成了一个宽光谱低反射结构，有利于入射太阳光的吸收 和利用。这种光伏幕墙玻璃的不足之处在于颜色单调，为冷色调的酱棕色，无美观感， 不适合于现代城市商业区和住宅区的要求。发明内容[0004]针对前述光伏幕墙玻璃的不足之处，本实用新型的目的是提出一种具有多彩多 姿外观的非晶硅光伏彩色幕墙玻璃。使之更适合于城市商业区和住宅建筑外观要求。[0005]本实用新型的非晶硅光伏彩色幕墙玻璃，包括超白透明玻璃基底，在玻璃基 底1上依次制备有非导电的对太阳光不吸收的光学介质膜堆5、透明导电膜2、用于太阳 光吸收和光电转换的非晶硅p-i-n层3和金属电极4。所说的光学介质膜堆5由H、L 两种材料交替而成，其中H为高折射率膜层，可以是Ti02、Ta205、Nb2O5等材料中的一 种，膜厚在5-500nm之间；L为低折射率膜层，可以是SiO2, MgF2M料中的一种，膜厚 在5-500nm之间。[0006]所说的透明导电膜可以是ITO、SeO2 > AlZnO2中的一种，其厚度为 500-1000nm。[0007]根据薄膜光学的原理，入射光波在经过上述无源滤波器系统后的反射特性由其特征矩阵决定'B'CCOSt^1 i sin δχ / nx[0009][0010]m, sin S^ Bcos <5,Cosd2 in2 sin S2(.sin式 /n2 cos S,cosSt i sin Sk / nk ink sin Sk cos SkR = ν、？7o - ^ Υ O0-YVo+Y AVo +Y[0011]其中，ni，n2...nk为各膜层的折射率；δ π δ 2... δ k为各膜层的相位厚度；Ilci为 入射媒质的复折射率；ns为出射媒质的复折射率；R为反射率。[0012]因此，可以根据对非晶硅光伏幕墙玻璃颜色的要求设计多层介质膜堆的结构和 透明导电膜的厚度，使得入射太阳光谱被选择性反射和吸收，达到设计要求的颜色。[0013]本实用新型的特点是在玻璃基底和透明导电膜之间加入光学介质膜层，使光 学介质膜层与透明玻璃基底、透明导电膜、非晶硅膜组成一个可以对太阳光谱进行选择 性反射和吸收的无源滤波器系统。从太阳光入射方向看上去非晶硅光伏幕墙玻璃呈现多 彩的外观，当入射角度改变时，幕墙玻璃的颜色会发生变化，即从正面和侧面观察所看 到的幕墙玻璃颜色可以不一样，如同人民币上的防伪油墨一样。而且所加入的光学介质 膜层对p-i-n光电转换结构的电学特性几乎没有影响，同时能够实现太阳能发电。
[0014]图1为目前已有的非晶硅光伏幕墙玻璃的结构示意图。[0015]图2为本实用新型的非晶硅光伏彩色幕墙玻璃的结构示意图。
具体实施方式
[0016]
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详细说明[0017]实施例1[0018]本实施例的非晶硅光伏彩色幕墙玻璃呈现蓝色，制备过程如下[0019]a.在洁净的超白玻璃基底1上用磁控溅射或热蒸发方法依次制备如下结构的介质 膜堆5和透明导电膜2:[0020]超白玻璃基底/SiO2 (33nm)/TiO2 (51nm)/SiO2 (5 lnm)/TiO2 G2nm)/ AlZnO2 (815nm)，括号中为所制备膜层的几何厚度。[0021]b.对上述镀膜面用激光进行刻槽，刻槽深度刚好完全切断AlZnO2膜而不影响到 介质膜堆。[0022]c.在AlZnO2膜上用化学气相沉积方法依次制备p-i-n层3，S卩，ρ型SiC，厚度 为50nm ； i型a-別，厚度为500nm ； η型非晶硅膜层，厚度为IOnm。[0023]d.对上述异质结膜层进行刻槽处理，刻槽位置偏离上述b步中的刻槽位置，亥Ij槽 深度以不损伤到AlZnO2层为宜，如图2所示。[0024]e.在上述工艺所获得膜面上用真空热蒸发或溅射等方法制备IOOOrnn左右的Al层 作为电极层。[0025]f.如图2所示在p-i-n层3和Al上进行刻线处理，形成电池串联，完成器件制备。[0026]实施例2[0027]本实施例的非晶硅光伏彩色幕墙玻璃呈现绿色[0028]其结构和制备工艺与实施例1相同，区别仅在于交替生长的介质膜层厚度 不同，要呈现绿色，其介质膜层厚度为TiO2 (73nm) /SiO2 (32nm) /TiO2 (14nm) / SiO2 (255nm) /AZO (720nm)[0029]同样要想得到其它颜色可以通过变换交替生长的介质膜层厚度来实现。
权利要求1.一种非晶硅光伏彩色幕墙玻璃，包括超白透明玻璃基底(1)，其特征在于在 玻璃基底(1)上依次制备有非导电的对太阳光不吸收的光学介质膜堆(5)、透明导电膜 ⑵、用于太阳光吸收和光电转换的非晶硅p-i-n层⑶和金属电极0)，所说的光学介质 膜堆5由H、L两种材料交替而成，其中H为高折射率膜层，L为低折射率膜层。
2.根据权利要求1的一种非晶硅光伏彩色幕墙玻璃，其特征在于所说的高折射率 膜层为Ti02、Ta205、Nb2O5材料中的一种，膜厚在5-500nm之间。
3.根据权利要求1的一种非晶硅光伏彩色幕墙玻璃，其特征在于所说的低折射率 膜层为別02，MgF2M料中的一种，膜厚在5-500nm之间。
4.根据权利要求1的一种非晶硅光伏彩色幕墙玻璃，其特征在于所说的透明导电 膜为 ITO、SeO2> AlZnO2W—种，其厚度为 500_1000nm。
专利摘要本实用新型公开了一种非晶硅光伏多彩幕墙玻璃，包括透明玻璃基底，在玻璃基底上依次制备有非导电的对太阳光不吸收的光学介质膜层、透明导电膜、用于太阳光吸收和光电转换的非晶硅p-i-n层和金属电极。使光学介质膜层与透明玻璃基底、透明导电膜、非晶硅膜组成一个可以对太阳光谱进行选择性反射和吸收的无源滤波器系统。从太阳光入射方向看上去非晶硅光伏幕墙玻璃呈现多彩的外观，符合现代城市商业区和住宅区的美观要求。
文档编号E04B2/88GK201809879SQ201020272089
公开日2011年4月27日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者周呈悦, 庄春权, 张传军, 王懿喆, 马小凤 申请人:上海太阳能电池研究与发展中心