彩色玻璃及其制备方法及彩色太阳能电池组件与流程

本申请涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及彩色玻璃及制备方法及彩色太阳能电池组件。

背景技术：

随着煤、石油、天然气等能源日益枯竭和环境污染日益加剧，人们迫切需要寻找清洁可再生新能源。作为地球无限可再生的无污染能源，太阳能的应用日益引起人们的关注，将太阳能转化为电能的太阳能电池的研制得到了迅速发展。目前已商品化的晶体硅太阳能电池的光电转化效率高，但受材料纯度和制备工艺限制，存在原材料需求量高的问题，很难再提高转化效率或降低成本。薄膜太阳能电池只需几μm的厚度就能实现光电转换，是降低成本和提高光子循环的理想材料。在这种前提下，兼具建筑装饰和发电功能的太阳能发电瓦应运而生。我国幅员辽阔，各地由于历史传统或者风俗习惯等原因，坡屋面上的瓦会倾向于不同的颜色，这就要求太阳能发电瓦具有不同的颜色、不同外观效果以供客户选择。

目前的太阳能电池瓦颜色单一，通常情况下，颜色单一的太阳能发电瓦采用钢化超白玻璃作为组件的玻璃基板，但是超白玻璃会产生光污染，应用非常受限。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种彩色玻璃及制备方法及彩色太阳能电池组件，以解决太阳能电池瓦颜色单一、光污染严重的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种彩色玻璃，具备玻璃基体，所述玻璃基体的一面设有绒面，另一面设有压花面；

所述彩色玻璃还包括彩色膜，所述彩色膜设置在所述玻璃基体的所述压花面上。

可选地，上述的彩色玻璃，所述彩色膜包括第一膜层和第二膜层。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层具有第一折射率，所述第二膜层具有第二折射率，所述第一折射率与所述第二折射率不同。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一折射率与所述第二折射率之差不低于0.5。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层和所述第二膜层设有多层，并且所述第一膜层与所述第二膜层交替设置。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层与所述第二膜层的材质为二氧化硅、五氧化三钛、氟化镁、硫化锌、三氧化二钛、三氧化二铝、氧化锆、硫酸镧中的一种或两种以上的混合物。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层为五氧化三钛层，所述第二膜层为二氧化硅层，所述第一膜层的厚度为30～200nm，所述第二膜层的厚度为40～300nm。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层与所述第二膜层共设置6层；所述第一膜层的厚度为95～167nm，所述第二膜层的厚度为130～192nm。

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层与所述第二膜层共设置6层；所述第一膜层的厚度为65～75nm，所述第二膜层的厚度为90～180nm

可选地，上述的彩色玻璃，所述第一膜层为二氧化硅层，所述第二膜层为五氧化三钛层，所述第一膜层与所述第二膜层共设置12层，所述第一膜层的厚度为70～140nm，所述第二膜层的厚度为40～50nm。

第二方面，本申请实施例提供了一种彩色太阳能电池组件，包括依次层叠设置的背板、太阳能电池芯片，以及上述任一项所述的彩色玻璃；

所述背板设于所述太阳能电池芯片的一个面，所述彩色玻璃设于所述太阳能电池芯片的另一个面，所述彩色膜对着所述太阳能电池芯片。

可选地，上述的彩色太阳能电池组件，所述背板、所述太阳能电池芯片及所述彩色玻璃具有曲度一致的波浪形形状。

第三方面，本申请实施例提供了一种彩色玻璃制备方法，用于制备上述彩色玻璃，该制备方法包括：定位玻璃基体，使玻璃基体的压花面朝向镀膜设备的第一蒸发设备和第二蒸发设备，其中，第一蒸发设备装有第一膜层材料，第二蒸发设备装有第二膜层材料；按顺序操作第一蒸发设备和第二蒸发设备以对玻璃基体的压花面进行蒸发镀膜，在压花面上依次形成第一膜层和第二膜层；对第一膜层和第二膜层进行固化处理，形成彩色玻璃。

可选地，制备彩色玻璃的方法还包括：在按顺序操作第一蒸发设备和第二蒸发设备以对玻璃基体进行蒸发镀膜之前，对镀膜设备抽真空，使镀膜设备内压强为(7～10)×10^-3pa；对处于真空环境下的镀膜设备内充入惰性气体，使镀膜设备内压强为(1～2)×10^-2pa；以及在充入惰性气体第一时间后，向镀膜设备内充入氧气，使镀膜设备内压强为(0.8～1.5)×10^-2pa。

可选地，制备彩色玻璃的方法还包括：在按顺序操作第一蒸发设备和第二蒸发设备以对玻璃基体进行蒸发镀膜之前，将镀膜设备升温至50～70℃，第一蒸发设备和第二蒸发设备的电压设置为8000～10000伏，电流设置为500毫安。

可选地，对第一膜层和第二膜层进行固化处理包括：将镀膜设备升温至200～300℃，对压花面上的彩色膜层进行固化处理，形成彩色玻璃。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开了一种彩色玻璃及制备方法及太阳能电池组件，将彩色膜设置于基体的压花面上，制成应用于太阳能电池组件上的彩色绒面玻璃，进而制成彩色太阳能电池组件，解决了太阳能电池组件颜色单一的问题；与超白玻璃相比，由于绒面会产生漫反射现象，一部分要反射回到大气的光因为漫反射又被反射到太阳能电池芯片上，因此反射回大气的光少了，减少了反光，降低光污染。

附图说明

图1为彩色玻璃的结构示意图；

图2为彩色膜的结构示意图；

图3为彩色太阳能电池组件的结构示意图；

图4为彩色玻璃制备方法的流程图；

附图标记说明：

彩色膜1，第一膜层11，第二膜层12，彩色玻璃2，玻璃基体21，绒面22，压花面23，彩色太阳能电池组件3，太阳能电池芯片31，背板32。

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，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

薄膜太阳能芯片为基于铜铟镓硒技术的太阳能电池芯片，轻、柔、薄是其特点。镀膜为在基材表面沉积一层或多层化学物质，通过其对光谱的吸收和反射，呈现不同的颜色。

如图1所示，本申请实施例提供了一种彩色玻璃2，具备玻璃基体21，玻璃基体21的一面设有绒面22，另一面设有压花面23；彩色玻璃2还包括彩色膜1，彩色膜1设置在玻璃基体21的压花面23上。为了减少阳光的反射，需要在玻璃基体21表面通过物理和化学方法进行减反射处理，因此通过在在玻璃基体21表面设置绒毛状的绒面22，实现减反射效果，从而增加了压花面23上的光线入射量。在压花面23上镀彩色膜1，可以提高彩色膜1的附着性，并且在绒面22一侧产生磨砂效果。

如图2所示，彩色膜1包括第一膜层11和第二膜层12。第一膜层11具有第一折射率，第二膜层12具有第二折射率，第一折射率与第二折射率不同。优选地，第一折射率与第二折射率之差不低于0.5。如果第一折射率与第二折射率之差低于0.5，则需要镀非常多层数的第一膜层11和第二膜层12才能够实现彩色膜，镀膜层数越多，工艺越复杂，调节颜色难度越大，因此为了较快的镀出所需颜色的彩色膜1，本申请优选第一折射率与第二折射率之差不低于0.5的第一膜层11和第二膜层12。

第一膜层11和第二膜层12设有多层，并且第一膜层11与第二膜层12交替设置。

如图2所示，根据第一膜层11与第二膜层12的材质折射率之差不低于0.5作为依据，本申请实施例经过了大量的实验给出了如下材料：第一膜层11与第二膜层12的材质采用二氧化硅、五氧化三钛、氟化镁、硫化锌、三氧化二钛、三氧化二铝、氧化锆、硫酸镧等中的一种或多种的混合物。如图2所示，在本发明的一个实施例中，第一膜层11采用五氧化三钛层，第二膜层12采用二氧化硅层。本申请实施例的第一膜层11厚度采用30～200nm，第二膜层12厚度采用40～300nm。根据薄膜光学原理，第一膜层11与第二膜层12的最小厚度需要达到第一膜层11或者第二膜层12的1/4波长才能够满足相应膜层的折射率要求；如果第一膜层11厚度低于30nm或第二膜层厚度12低于40nm，则无法满足折射率要求，需要设置更多层的第一膜层11和第二膜层12，层数越多，未知因素越多，工艺越难控制，彩色膜1颜色的调节越难，操作越复杂。如果第一膜层11厚度高于200nm或第二膜层厚度12高于300nm，由于其在低于这样的数值就可以满足折射率的要求，则存在浪费材料和成本过高的问题。

下面结合具体颜色对本发明的膜层厚度设置进行具体说明：

实施例1：

如图2所示，如果彩色膜1为红色镀膜，第一膜层11与所述第二膜层12共设置6层，第一膜层11为五氧化三钛层，第二膜层12为二氧化硅层，以五氧化三钛层、二氧化硅层交替设置，第一膜层11厚度设置为95～167nm，第二膜层12厚度为130～192nm，总厚度为890±30nm；由于红色也根据颜色深浅划分为多种红色，因此本申请的红色镀膜在光谱中光色波长为660±15纳米。

实施例2：

如图2所示，如果彩色膜1为金色镀膜，第一膜层11与所述第二膜层12共设置6层，第一膜层11为五氧化三钛层，第二膜层12为二氧化硅层，以五氧化三钛层、二氧化硅层的顺序交替设置；第一膜层11厚度设置为65～75nm，第二膜层12厚度为90～180nm，总厚度为760±30nm；由于金色也根据颜色深浅划分为多种金色，因此本申请的金色镀膜在光谱中光色波长为580±15纳米。

实施例3：

如图2所示，如果彩色膜1为蓝色镀膜，第一膜层与第二膜层共设置12层，第一膜层11为二氧化硅层，第二膜层12为五氧化三钛层，以二氧化硅层、五氧化三钛层的顺序交替设置；第一膜层11厚度为70～140nm，第二膜层厚度12为40～50nm，总厚度为1080±30nm；由于蓝色也根据颜色深浅划分为多种蓝色，因此本申请的蓝色镀膜在光谱中光色波长为470±20纳米。

如图3所示，本申请实施例提供了一种彩色太阳能电池组件3，包括依次层叠设置的背板32、太阳能电池芯片31，以及上述彩色玻璃2；背板32设于太阳能电池芯片31的一个面，彩色玻璃2设于太阳能电池芯片31的另一个面，彩色膜1对着太阳能电池芯片31。与超白玻璃相比，由于绒面会产生漫反射现象，一部分要反射回到大气的光因为漫反射又被反射到太阳能电池芯片上，因此反射回大气的光少了，减少了反光，降低光污染；压花面和太阳能电池芯片接触的地方，因为漫反射，欲反射到玻璃基板的光又被反射到太阳能电池芯片上，太阳能电池芯片表面接受的光增加了，增加了玻璃基板的透光率，提高了发电功率。由于瓦片包括波浪形曲面结构的瓦片，因此本发明的一个实施例中，背板32、太阳能电池芯片31及彩色玻璃2具有曲度一致的波浪形形状。

如图2和图3所示，第一膜层11设置于压花面23上，按照第一膜层11、第二膜层12交替的次序依次设置于压花面23和太阳能电池芯片31之间。

如图4所示，本申请实施例提供了一种彩色玻璃2的制备方法，包括以下步骤：

步骤s01：使用夹具等固定装置将玻璃基体21定位在镀膜设备中，使玻璃基体21的压花面23朝向第一蒸发设备和第二蒸发设备。可选地，在一个实施例中，镀膜设备为镀膜机，镀膜机包括镀膜腔，第一蒸发设备和第二蒸发设备设置在镀膜腔的底部，其中，在第一蒸发设备中装有第一膜层材料，用于在压花面23上镀设第一膜层11，第二蒸发设备装有第二膜层材料，用于在胶层22上镀设第二膜层12，第一膜层材料和第二膜层材料包含的具体材料种类可根据前述各实施例中彩色玻璃的类型而定，此处不再赘述。

步骤s02：按顺序依次操作第一蒸发设备和第二蒸发设备以对玻璃基体21的压花面23进行蒸发镀膜，在压花面23上依次形成第一膜层11和第二膜层12。需要注意的是，第一蒸发设备和第二蒸发设备的具体操作顺序可依据前述各实施例中彩色玻璃的类型而定，此处不再赘述。

可选地，在一个实施例中，在操作第一蒸发设备和第二蒸发设备进行蒸发镀膜之前，对镀膜设备的镀膜腔抽真空，使镀膜腔内压强为7×10^-3pa；可选地，在一个实施例中，在操作第一蒸发设备和第二蒸发设备进行蒸发镀膜之前，对镀膜设备的镀膜腔抽真空，使镀膜腔内压强为8×10^-3pa；可选地，在一个实施例中，在操作第一蒸发设备和第二蒸发设备进行蒸发镀膜之前，对镀膜设备的镀膜腔抽真空，使镀膜腔内压强为10×10^-3pa。

在对镀膜腔抽真空之后，向镀膜腔内充入惰性气体，使镀膜腔内的压强为1×10^-2pa；或者，在一个实施例中，向镀膜腔内充入惰性气体，使镀膜腔内的压强为1.5×10^-2pa；或者，在一个实施例中，向镀膜腔内充入惰性气体，使镀膜腔内的压强为2×10^-2pa。

在充入惰性气体第一时间后，例如约5分钟后，向镀膜腔内充入氧气，使镀膜腔内压强为0.8×10^-2pa；或者，在一个实施例中，使镀膜腔内压强为1×10^-2pa；或者，在一个实施例中，使镀膜腔内压强为1.5×10^-2pa。

另外，在一些实施例中，在操作第一蒸发设备和第二蒸发设备进行蒸发镀膜之前，将镀膜腔内的温度升高至约50℃或约60℃或约70℃，将第一蒸发设备和第二蒸发设备的电压设置为约8000伏或约9000伏或约10000伏，电流设置为约500毫安。

步骤s03：对第一膜层11和第二膜层12进行固化处理，形成彩色玻璃2。可选地，在一个实施例中，将镀膜设备的镀膜腔中的温度升温至200℃，对压花面23上的第一膜层11和第二膜层12进行固化处理，形成彩色玻璃2；可选地，在一个实施例中，将镀膜设备的镀膜腔中的温度升温至300℃，对压花面23上的第一膜层1和第二膜层12进行固化处理，形成彩色玻璃2；可选地，在一个实施例中，将镀膜设备的镀膜腔中的温度升温至250℃，对压花面23上的第一膜层1和第二膜层12进行固化处理，形成彩色玻璃2。

本申请的镀膜设备优选为电子束蒸发镀膜设备，电子束蒸发镀是利用电子束加热使膜材汽化蒸发后，凝结在基片表面成膜，是真空蒸镀技术中一种重要的加热方法。由于被蒸镀的材料是放在蒸发源内(蒸发源优选水冷坩埚)，因而可避免容器材料的蒸发及容器材料与膜材之间的反应，提高了彩色膜1的纯度以及彩色玻璃的质量。另外，热量可直接加到压花面23表面上，因此本申请具有热效率高，热传导和热辐射损失少的优点。且第一膜层蒸发源和第二膜层蒸发源是可以旋转移动的，如果需要向压花面23镀第一膜层11，通过旋转将第一膜层蒸发源置于工位处，使其处于工作状态，向压花面23镀第一膜层11；第一膜层11镀膜完毕，将第一膜层蒸发源转到非工位，将第二膜层蒸发源转到工位处，使其处于工作状态，向压花面23镀第二膜层12，如此往复工作，直至镀膜完成。

本申请的镀膜设备优选为电子束蒸发镀膜设备，电子束蒸发镀是利用电子束加热使膜材汽化蒸发后，凝结在基片表面成膜，是真空蒸镀技术中一种重要的加热方法。由于被蒸镀的材料是放在蒸发源内(蒸发源优选水冷坩埚)，因而可避免容器材料的蒸发及容器材料与膜材之间的反应，提高了彩色贴层1的纯度以及彩色热帖层2的镀膜质量。另外，热量可直接加到胶层22表面上，因此本申请具有热效率高，热传导和热辐射损失少的优点。且第一膜层蒸发源和第二膜层蒸发源是可以旋转移动的，如果需要向胶层22镀第一膜层11，通过旋转将第一膜层蒸发源置于工位处，使其处于工作状态，向胶层22镀第一膜层11；第一膜层11镀膜完毕，将第一膜层蒸发源转到非工位，将第二膜层蒸发源转到工位处，使其处于工作状态，向胶层22镀第二膜层12，如此往复工作，直至镀膜完成。

综上所述，本申请提供了一种彩色膜、绒面玻璃及制备方法及太阳能电池组件，以解决太阳能电池组件颜色单一，光污染严重的问题。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请请求保护的范围之内。