本申请涉及但不限于太阳能技术领域,尤其涉及但不限于一种镀膜板及其制备方法和一种太阳能组件。
背景技术:
太阳能薄膜光伏组件可以采用彩色镀膜玻璃作为前板,目的是为了提高红外波段的热反射及达到低辐射。镀膜玻璃的膜层主要含金属层,成膜工艺主要采用磁控溅射法。目前,利用含有金属层的镀膜玻璃制备的太阳能薄膜光伏组件主要用在建筑上。热反射镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃都是常见的太阳能组件的前板镀膜玻璃。热反射镀膜玻璃又称阳光控制镀膜玻璃,是在玻璃表面镀制一层金属或金属化合物组合膜层的产品,通过按需控制阳光透过率来达到理想的遮阳效果并产生需要的反射颜色,实现红外波段的高反射,低透过。低辐射镀膜玻璃,又称low-e玻璃,是在玻璃表面镀制一层具有低辐射功能的金属或化合物组合的薄膜,使玻璃表面具有极高的远红外线反射率,从而达到保温的目的。目前常见的低辐射镀膜玻璃有:单银低辐射镀膜玻璃、双银低辐射镀膜玻璃和三银低辐射镀膜玻璃。单银低辐射镀膜玻璃的膜层通常为5层,膜层厚度>50nm;双银低辐射镀膜玻璃的膜层通常为10层,膜层厚度>100nm;三银低辐射镀膜玻璃的膜层通常为15层,膜层厚度>180nm。单银低辐射镀膜玻璃的膜系结构主要为:air/glass/铺垫层,金属化合物,粘接/金属银层/银层保护层,阻隔材料/保护层,金属化合物,类金刚石材料/air。双银镀膜玻璃,膜系结构主要为:air/glass/铺垫层,金属化合物,粘接/金属银层1/银层保护层1,阻隔材料/保护层,金属化合物,类金刚石材料/air。三银镀膜玻璃,膜系结构主要为:air/glass/铺垫层,金属化合物,粘接/金属银层1/银层保护层1,阻隔材料/中间光学干涉层1/金属银层2/银层保护层2,阻隔材料/中间光学干涉层2/金属银层3/银层保护层3,阻隔材料/保护层,金属化合物,类金刚石材料/air。图1为单银低辐射镀膜玻璃、双银低辐射镀膜玻璃、三银低辐射镀膜玻璃和未镀膜的空白玻璃的透过率曲线对比图。
现有的彩色镀膜玻璃主要应用于建筑节能领域,主要是反射红外光,红外波段(780-1100nm)呈现高反射,低透过,但在太阳能组件的发电波长范围(例如,cigs薄膜太阳能电池和晶硅太阳能电池的发电波长范围为380nm至1100nm)内的平均透过率较低(从图1可以看出),因此不利于太阳能组件发电。而且膜系结构含有金属膜层,金属膜层本身的成本就高,且金属膜层不稳定,极易被氧化,需要做金属保护层以避免金属膜层被氧化,又大大增加了生产成本。此外,目前应用于建筑上的光伏组件主要是黑色的,不够美观,其他颜色的光伏组件的阳光反射率高,阳光透过率较低,导致太阳能发电效果不佳。
技术实现要素:
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率较高从而能够提高太阳能组件的发电效果并且彩色效果好的镀膜板,采用该镀膜板作为前板制备的太阳能组件具有较佳的发电效果。
具体地,本申请提供了一种镀膜板,所述镀膜板包括透光基板和设置在所述透光基板上的膜层,所述膜层为全介质膜,所述全介质膜包括至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜,高折射率材料的折射率高于所述透光基板的折射率,低折射率材料的折射率低于所述透光基板的折射率,当含有低折射率材料膜时,所述至少一层高折射率材料膜和所述至少一层低折射率材料膜交替设置在所述透光基板上。
在一些实施方式中,所述镀膜板可以依次包括透光基板和高折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述镀膜板可以依次包括透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜和低折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述镀膜板可以依次包括透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜、低折射率材料膜和高折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述镀膜板可以依次包括透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜和低折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述镀膜板可以依次包括透光基板、低折射率材料膜和高折射率材料膜。
需要说明的是,设置于透光基板上方的既可以是高折射率材料膜,也可以是低折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述高折射率材料可以为在550nm波长下的折射率为1.92至2.60的材料。
在一些实施方式中,所述高折射率材料可以选自钛酸镧(h14la2o7ti2)、二氧化钛(tio2)、五氧化三钛(ti3o5)、五氧化二铌(nb2o5)、五氧化二钽(ta2o5)和二氧化锆(zro2)中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中,所述高折射率材料可以选自钛酸镧、二氧化钛、五氧化三钛、五氧化二铌、五氧化二钽和二氧化锆中的任意一种。
在一些实施方式中,所述低折射率材料可以为在550nm波长下的折射率为1.35至1.50的材料。
在一些实施方式中,所述低折射率材料可以为二氧化硅和/或氟化镁。
在一些实施方式中,所述低折射率材料可以为二氧化硅或氟化镁。
在一些实施方式中,所述镀膜板为彩色的(即带有颜色的),其颜色可以为蓝色、紫色、金黄色、黄色、红色、陶土色、灰色、橙色或绿色等。但是,应当理解,本申请中的镀膜板的颜色并不限于上述所列举的具体颜色,其还可以是其他颜色。
在一些实施方式中,所述镀膜板的膜系设计可以根据镀膜板的期望颜色,采用膜系设计软件进行设计,例如,采用essentialmacleod、tfcacl或optilayer等膜系设计软件。
在一些实施方式中,所述透光基板可以为玻璃基板或透光高分子材料基板。
在一些实施方式中,所述玻璃基板可以为超白浮法玻璃、普通浮法玻璃、本体着色玻璃或光学玻璃等透光的玻璃。
在一些实施方式中,所述玻璃基板的厚度可以为3.2mm至8mm。
在一些实施方式中,所述透光高分子材料基板可以为透光树脂基板。
在一些实施方式中,所述透光树脂基板可以为pc或pmma等透光基板。
本申请还提供了一种如上所述的镀膜板的制备方法,所述方法包括:采用真空镀膜法在透光基板表面上沉积至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜,当含有所述低折射率材料膜时,在所述透光基板表面上交替沉积所述至少一层高折射率材料膜和所述至少一层低折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述真空镀膜法可以为蒸发镀膜法或磁控溅射法。
在一些实施方式中,所述蒸发镀膜法可以为电子枪蒸发镀膜法。
在一些实施方式中,可以采用光学领域在光学玻璃上成膜的真空镀膜法在本申请的所述透光基板表面上沉积至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜,例如,采用在摄像机镜头的光学玻璃上成膜的真空镀膜法。
在一些实施方式中,所述方法可以包括:在真空状态下,根据膜系设计结果,采用蒸发镀膜法或磁控溅射法熔融或预溅射镀膜材料并将镀膜材料沉积在所述透光基板表面上以形成所述至少一层高折射率材料膜和可选地所述至少一层低折射率材料膜。
在一些实施方式中,所述方法可以包括:
清洗并干燥透光基板;
将干燥后的透光基板放入镀膜设备的真空腔体内,将真空腔体抽至真空状态;
熔融或预溅射镀膜材料;
将膜系设计导入镀膜制程程序,采用蒸发镀膜法或磁控溅射法将熔融或预溅射的镀膜材料沉积在所述透光基板表面上以形成所述少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜;
破真空,取出镀膜板;
对镀膜板进行检测,合格的产品进行包装。
在一些实施方式中,沉积所述至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜时的真空度可以为8.0×10-3pa至3pa。
本申请还提供了一种太阳能组件,所述太阳能组件采用如上所述的镀膜板、通过如上所述的方法制得的镀膜板、原片着色板或在原片板上彩釉得到的彩釉板作为前板。
在一些实施方式中,所述太阳能组件可以依次包括前板、胶片、太阳能电池和背板。
在一些实施方式中,所述太阳能组件可以依次包括前板、胶片、太阳能电池、胶片和背板。
在一些实施方式中,所述胶片可以为pvb或eva柔性胶片。
在一些实施方式中,所述太阳能电池可以为cigs薄膜太阳能电池或晶硅太阳能电池。
在一些实施方式中,所述原片着色板可以为原片着色玻璃。
在一些实施方式中,所述在原片板上彩釉得到的彩釉板可以为在玻璃原片上部分彩釉得到的彩釉玻璃。
本申请的太阳能组件可以采用本领域中常用的制备太阳能组件的方法制备得到。
本申请的镀膜板和太阳能组件具有以下优势:
1、本申请的镀膜板采用全介质膜,通过提高镀膜板在红外波段的透过率,从而提高了镀膜板在太阳能组件的发电波长范围内、尤其是在380nm至1100nm波段的平均透过率,使得本申请的太阳能组件的发电效率得到了显著提高;同时,由于本申请的镀膜板不采用金属膜层,避免了金属膜层被氧化的问题,而且无需再设置金属保护层,节约了成本。
2、本申请的镀膜板可根据需求制成不同的颜色,能够满足丰富多彩的颜色需求,而且与建筑结合后更加美观。
3、除了应用于建筑上,本申请的镀膜板还可以应用于有装饰效果需求的盖板上,如手机背板、冰箱面板等等。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案,并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为现有低辐射镀膜玻璃和未镀膜的空白玻璃的透过率曲线对比图。
图2为本申请实施例1的镀膜板的透过率曲线。
图3为本申请实施例2的镀膜板的透过率曲线。
图4为本申请实施例3的镀膜板的透过率曲线。
图5为本申请实施例4的镀膜板的透过率曲线。
图6为本申请实施例的制备镀膜板的工艺流程图。
图7为本申请实施例的太阳能组件的结构示意图。
图8为本申请实施例的太阳能组件的另一结构的示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例提供了一种镀膜板,所述镀膜板可以包括透光基板和设置在所述透光基板上的膜层,所述膜层为全介质膜,所述全介质膜包括至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜,高折射率材料的折射率高于所述透光基板的折射率,低折射率材料的折射率低于所述透光基板的折射率,当含有所述低折射率材料膜时,所述至少一层高折射率材料膜和所述至少一层低折射率材料膜交替设置在所述透光基板上。
其中,
所述镀膜板可以依次包括透光基板和高折射率材料膜;
所述镀膜板可以依次包括透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜和低折射率材料膜;
所述镀膜板可以依次包括透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜、低折射率材料膜和高折射率材料膜;
所述镀膜板可以依次包括透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜和低折射率材料膜;
所述镀膜板可以依次包括透光基板、低折射率材料膜和高折射率材料膜;
需要说明的是,设置于透光基板上方的既可以是高折射率材料膜,也可以是低折射率材料膜;
所述高折射率材料可以为在550nm波长下的折射率为1.92至2.60的材料,此时可以使镀膜板在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率在更大程度上得到提高,从而提高利用该镀膜板制备的太阳能组件的发电效果;
所述高折射率材料可以选自钛酸镧、二氧化钛、五氧化三钛、五氧化二铌、五氧化二钽和二氧化锆中的任意一种或更多种,可选地,选自钛酸镧、二氧化钛、五氧化三钛、五氧化二铌、五氧化二钽和二氧化锆中的任意一种,此时可以使镀膜板在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率获得在更大程度上得到提高,从而提高利用该镀膜板制备的太阳能组件的发电效果;
所述低折射率材料可以为在550nm波长下的折射率为1.35至1.50的材料,此时可以使镀膜板在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率在更大程度上得到提高,从而提高利用该镀膜板制备的太阳能组件的发电效果;
所述低折射率材料可以为二氧化硅和/或氟化镁,可选地,为二氧化硅或氟化镁,此时可以使镀膜板在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率在更大程度上得到提高,从而提高利用该镀膜板制备的太阳能组件的发电效果;
所述镀膜板为彩色的,其颜色可以为蓝色、紫色、金黄色、黄色、红色、陶土色、灰色、橙色或绿色等,因此本申请的镀膜板能够保证在太阳能组件的发电波长范围内具有较高的平均透过率的前提下根据需求制成不同的颜色,满足了丰富多彩的颜色需求,而且与建筑结合后更加美观,同时使得本申请的镀膜板还可以应用于有装饰效果需求的盖板上;
所述镀膜板的膜系设计结构可以根据镀膜板的期望颜色,采用膜系设计软件进行设计,例如,采用essentialmacleod、tfcacl或optilayer等膜系设计软件,通过膜系设计可以优化镀膜板的结构,在满足不同颜色需求的情况下选择出成本较低、制备工艺较简单的膜系设计结构;
所述透光基板可以为玻璃基板或透光高分子材料基板,可选地,所述玻璃基板为超白浮法玻璃、普通浮法玻璃、本体着色玻璃或光学玻璃等,所述透光高分子材料基板可以为透光树脂基板,所述透光树脂基板可以为pc或pmma等透光基板;所述玻璃基板的厚度可以为3.2mm至8mm;因此可以根据不同的使用场合和要求,例如柔韧性、透光率等要求来选择合适类型的透光基板和透光基板的厚度。
以下列举了一些镀膜板的具体实施例,其中所采用的透光基板为厚度为3.2mm至8mm的超白浮法玻璃。其中,ti3o5(1)代表透光基板上的第一层为高折射率材料ti3o5,sio2(2)代表第二层为低折射率材料sio2,以此类推。
实施例1
本实施例提供了一种蓝色的镀膜玻璃,该蓝色的镀膜玻璃可以包括4层全介质膜,其膜系设计结构可以为:
a.air/透光基板/ti3o5(1)/sio2(2)/ti3o5(3)/sio2(4)/air,其中,ti3o5(1)的厚度为33.48nm±20nm,sio2(2)的厚度为51.96nm±20nm,ti3o5(3)的厚度为82.86nm±20nm,sio2(4)的厚度为117.36nm±20nm;或者
b.air/透光基板/ta2o5(1)/sio2(2)/ta2o5(3)/sio2(4)/air,其中,ta2o5(1)的厚度为32.81nm±20nm,sio2(2)的厚度为55.97nm±20nm,ta2o5(3)的厚度为78.81nm±20nm,sio2(4)的厚度为117.11nm±20nm;或者
c.air/透光基板/nb2o5(1)/sio2(2)/nb2o5(3)/sio2(4)/air,其中,nb2o5(1)的厚度为33.41nm±20nm,sio2(2)的厚度为51.96nm±20nm,nb2o5(3)的厚度为82.68nm±20nm,sio2(4)的厚度为117.36nm±20nm。
图2为该蓝色的镀膜玻璃的透过率曲线。
实施例2
本实施例提供了一种金黄色的镀膜玻璃,该金黄色的镀膜玻璃可以包括5层全介质膜,其膜系设计结构可以为:
a.air/透光基板/ti3o5(1)/sio2(2)/ti3o5(3)/sio2(4)/ti3o5(5)/air,其中,ti3o5(1)的厚度为91.66nm±20nm,sio2(2)的厚度为35.17nm±20nm,ti3o5(3)的厚度为66.32nm±20nm,sio2(4)的厚度为17.03nm±20nm,ti3o5(5)的厚度为15.07nm±20nm;或者
b.air/透光基板/ta2o5(1)/sio2(2)/ta2o5(3)/sio2(4)/ta2o5(5)/air,其中,ta2o5(1)的厚度为94.35nm±20nm,sio2(2)的厚度为44.22nm±20nm,ta2o5(3)的厚度为63.02nm±20nm,sio2(4)的厚度为15.74nm±20nm,ta2o5(5)的厚度为19.76nm±20nm;或者
c.air/透光基板/nb2o5(1)/sio2(2)/nb2o5(3)/sio2(4)nb2o5(5)/air,其中,nb2o5(1)的厚度为91.46nm±20nm,sio2(2)的厚度为35.31nm±20nm,nb2o5(3)的厚度为58.56nm±20nm,sio2(4)的厚度为18.45nm±20nm,nb2o5(5)的厚度为17.71nm±20nm。
图3为该金黄色的镀膜玻璃的透过率曲线。
实施例3
本实施例提供了一种红色的镀膜玻璃,该红色的镀膜玻璃可以包括6层全介质膜,其膜系设计结构可以为:
a.air/透光基板/ti3o5(1)/sio2(2)/ti3o5(3)/sio2(4)/ti3o5(5)/sio2(6)/air,其中,ti3o5(1)的厚度为86.16nm±20nm,sio2(2)的厚度为120.43nm±20nm,ti3o5(3)的厚度为72.95nm±20nm,sio2(4)的厚度为125.76nm±20nm,ti3o5(5)的厚度为68.70nm±20nm,sio2(6)的厚度为63.09nm±20nm;或者
b.air/透光基板/ta2o5(1)/sio2(2)/ta2o5(3)/sio2(4)/ta2o5(5)/sio2(6)/air,其中,ta2o5(1)的厚度为90.83nm±20nm,sio2(2)的厚度为117.22nm±20nm,ta2o5(3)的厚度为76.76nm±20nm,sio2(4)的厚度为123.06nm±20nm,ta2o5(5)的厚度为69.84nm±20nm,sio2(6)的厚度为61.50nm±20nm;或者
c.air/透光基板/nb2o5(1)/sio2(2)/nb2o5(3)/sio2(4)/nb2o5(5)/sio2(6)/air,其中,nb2o5(1)的厚度为85.26nm±20nm,sio2(2)的厚度为120.06nm±20nm,nb2o5(3)的厚度为72.44nm±20nm,sio2(4)的厚度为125.56nm±20nm,nb2o5(5)的厚度为68.66nm±20nm,sio2(6)的厚度为63.22nm±20nm。
图4为该红色的镀膜玻璃的透过率曲线。
实施例4
本实施例提供了一种灰色的镀膜玻璃,该灰色的镀膜玻璃可以包括1层全介质膜,其膜系设计结构可以为:
a.air/透光基板/ti3o5(1)/air,其中ti3o5(1)的厚度为23nm±20nm;或者
b.air/透光基板/ta2o5(1)/air,其中,ta2o5(1)的厚度为30nm±20nm;或者
c.air/透光基板/nb2o5(1)/air,其中,nb2o5(1)的厚度为22.66nm±20nm。
图5为该灰色的镀膜玻璃的透过率曲线。
从图2-5可以看出,本申请实施例的彩色镀膜板虽然在可见光区域的透过率偏低,但在红外光区域的透过率高,从而使得在太阳能组件的发电波长范围内、尤其是在380nm至1100nm波段范围内的平均透过率高。将其用作太阳能组件的前板,会获得较佳的发电效果。
此外,使用同样的高折射率材料和低折射率材料,通过增减镀膜层数及调整(加厚或减薄)每一层膜的厚度,也可以制得同样颜色的镀膜玻璃。而且,采用不同膜系设计结构制备的同样颜色的镀膜玻璃的光谱几乎相同。但是在膜系设计时应尽量采用较少层数的膜,以降低成本。
本申请实施例还提供了如上所述的镀膜板的制备方法,所述方法包括:采用真空镀膜法在透光基板表面上沉积至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜,当含有所述低折射率材料膜时,在所述透光基板表面上交替沉积所述至少一层高折射率材料膜和所述至少一层低折射率材料膜。
其中,所述真空镀膜法可以为蒸发镀膜法或磁控溅射法,可选地,所述蒸发镀膜法为电子枪蒸发镀膜法,可以采用光学领域在光学玻璃上成膜的真空镀膜法在本申请的所述透光基板表面上沉积至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜,例如,采用在摄像机镜头的光学玻璃上成膜的真空镀膜法。
如图6所示,在具体的实施例中所述方法可以包括:
清洗并干燥透光基板;
将干燥后的透光基板放入镀膜设备的真空腔体内,将真空腔体抽至真空状态;
熔融或预溅射镀膜材料;
将膜系设计导入镀膜制程程序,采用蒸发镀膜法或磁控溅射法将熔融或预溅射的镀膜材料沉积在所述透光基板表面上以形成所述至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜;
破真空,取出镀膜板;
对镀膜板进行检测,合格的产品进行包装。
其中,沉积所述至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜时的真空度可以为8.0×10-3pa至3pa。当真空度过低时,真空腔体内含有的空气会导致镀膜气氛的纯度不够,进而导致沉积的膜层中可能含有较多杂质;当真空度过高时,会导致沉积的膜层的硬度过大。因此,本申请在沉积至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜时,将真空度控制在8.0×10-3pa至3pa范围内,此时更容易得到纯度高、硬度合适的膜层。
本申请实施例还提供了一种太阳能组件,所述太阳能组件可以采用本申请实施例提供的镀膜板、原片着色板或在原片板上彩釉得到的彩釉板作为前板。由于本申请实施例提供的镀膜板在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率较高,因此所述太阳能组件的发电效果较好。
如图7所示,所述太阳能组件可以从上至下依次包括前板1、胶片2、太阳能电池3和背板4,所述背板4的下方或一侧设置有与太阳能电池3电连接的接线盒5;所述前板1为本申请实施例提供的镀膜板。
如图8所示,所述太阳能组件可以从上至下依次包括前板1、胶片2、太阳能电池3、胶片2和背板4,所述背板4的下方或一侧设置有与太阳能电池3电连接的接线盒5;所述前板1为原片着色板或在原片板上彩釉得到的彩釉板。
其中,所述胶片可以为pvb或eva柔性胶片,所述太阳能电池可以为cigs薄膜太阳能电池或晶硅太阳能电池等。因此,可以根据需求选择本申请的太阳能组件的具体结构、胶片和太阳能电池的类型,从而使得本申请的太阳能组件可以在更多场合下使用。由于本申请的镀膜板前板在cigs薄膜太阳能电池或晶硅太阳能电池的发电波长范围380nm-1100nm内的平均透过率尤其高,因此当所述太阳能电池选择cigs薄膜太阳能电池或晶硅太阳能电池时,所述太阳能组件的发电效果尤其好。
虽然本申请所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式,并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员,在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本申请的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。