一种能量收集隔热玻璃的制作方法与流程

本发明涉及一种能量收集隔热玻璃的制作方法，本发明属于光电功能材料与器件技术领域。

背景技术：

红外光特别是近红外具有明显的热效应，易导致温度升温，从而造成如室内或车内的温度升高。目前公开的红外阻隔材料一般是指具有较强吸收或反射红外光而又不影响其可见光透过的一类功能性材料。在建筑玻璃、车船用玻璃等众多领域，既需要保证光线有效透过，又需要有效阻隔内外热量传递。自然光辐射中约50％的热量来自红外线，因此，在可见光透明载体上实现红外阻隔对于节能降耗具有重要的推动作用。

热电材料是一种在固体状态下通过自身的载流子(空穴或电子)的传输实现热能与电能相互转换的材料。热电转换技术由于具有体积小、无振动、无噪音、无污染、无磨损、无运动部件、免维护、无污染等特点，在热能利用方面具有的独特优势。发明专利(201710449930.9)提出了一种新型柔性热电元件的制作方法，得到平面结构的柔性热电转换元件。将柔性热电转换元件用于收集红外阻隔透明玻璃的耗散能量转化为电能，可以为多种电子设施提供能源，提升建筑及车船等载体的节能优势，并为智能化发展奠定基础。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种能量收集隔热玻璃的制作方法，其特征在于：在玻璃的太阳光入射一面附着可见光透明的红外吸收层，玻璃侧边贴有带状柔性热电元件，柔性热电元件的绝缘基板两面分别印刷p型热电材料线路和n型热电材料线路，热电材料线路沿玻璃平面法向排列，在柔性绝缘基板边缘各钻一排通孔，在通孔中镀金属，两面的线路层通过两端镀有金属的通孔连接成n-p-n-p…的交替串联线路结构，当阳光入射时，附着红外吸收层的玻璃对可见光透明，玻璃太阳光入射一面吸收红外线升温，而太阳光出射一面将红外线反射，玻璃两面产生温差，具有交替串联的热电材料线路的柔性热电元件中产生电势差，可将温差转换成电能对外输出功率。

所述玻璃包括普通硅酸盐玻璃、石英玻璃、钢化玻璃、夹胶玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃中的一种，厚度不低于5mm。

所述附着可见光透明的红外吸收层包括涂敷可见光透明的红外吸收纳米涂层、粘贴可见光透明的红外吸收聚合物膜中的一种或两种方法组合兼用；红外吸收纳米涂料以氧化钨、钠掺杂氧化钨、铯掺杂氧化钨、铯掺杂氧化钨中的一种或其组合为功能成分，均匀涂敷在玻璃上；可见光透明红外吸收聚合物膜的聚合物基体为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺中的一种或其共混物，功能成分为氧化钨、钠掺杂氧化钨、铯掺杂氧化钨、铯掺杂氧化钨中的一种或其组合。

所述可见光透明的红外吸收层可见光透过率大于85％，红外线阻隔率大于90％。

所述带状柔性热电元件的制作方法为，在带状柔性绝缘基板两面分别印制n型和p型热电材料的线路层，在柔性绝缘基板边缘各钻一排通孔，通孔中镀金属，两面的线路层通过两端镀有金属的通孔连接成n-p-n-p…的交替串联线路结构，得到带状柔性热电元件；将多个两面分别印刷p型热电材料浆料和n型热电材料浆料的柔性绝缘基板粘结形成多层柔性线路板，通过钻通孔并在孔中镀金属联结多个线路板上的线路，获得更高的热电转换效率。

所述p型热电材料的室温电导率＞100scm，功率因子＞30μwm^-1k^-2，n型热电材料的室温电导率＞100scm，功率因子＞30μwm^-1k^-2，线路制成方式包括丝网印刷、掩膜真空蒸镀、掩膜磁控溅射、原子层外延镀膜、喷墨打印中的一种。

所述热电材料包括(bi，sb)2(se，te)3及其元素掺杂固溶体、(pb，sn)(se，te)及其元素掺杂固溶体、方钴矿化合物、津特尔相金属间化合物及其元素掺杂固溶体、共轭高分子基复合导电材料中的一种。

所述柔性绝缘基板通孔中镀有金属，工艺方式为电镀，所述金属包括铜、银、金中的一种，通孔中金属镀层分别与基板两面的n型热电线路与p型热电线路连接导通。

本发明利用外层吸收型红外透明涂料阻隔太阳光中的红外线，并保持可见光透明，同时，利用柔性热电元件收集玻璃上吸收红外线的热量转化为电能。本发明能量收集隔热玻璃的制作方法工艺过程可模块化操作，易于技术实现和成本控制，可提升建筑及车船等载体的节能优势，并为智能化发展奠定基础。

本发明的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本发明仅仅简要地或只涉及本发明的特定部分，本发明的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本发明的替换和修饰，并为本发明的权利要求书所涵盖。

附图说明

图1采用本发明制作的太阳光发电隔热玻璃的示意图。a-玻璃室外面，阳光射入，涂覆吸收型透明红外阻隔涂料；b-柔性热电线路贴面，贴装柔性热电线路贴层；c-玻璃室内面，光线射出面。

图2采用本发明制作的太阳光发电隔热玻璃的侧边柔性热电线路贴层示意图。1-柔性基板；2-正面n型热电材料线路；3-背面p型热电材料线路；4-通孔，通孔上镀有金属。

图3采用本发明制作的太阳光发电隔热玻璃的侧边柔性热电线路贴层通孔处截面结构示意图。1-柔性基板；2-正面n型热电材料线路；3-背面p型热电材料线路；4-通孔，通孔上镀有金属。

具体实施方式

实施例1：

在普通硅酸盐窗玻璃太阳光入射一面涂覆钠掺杂氧化钨吸收型红外阻隔纳米涂料，玻璃侧边沿为发电线路层，结构如图1所示。玻璃侧边贴有带状柔性热电元件，柔性热电元件的绝缘基板两面分别掩膜真空蒸镀p型bi2te2.7se0.3热电材料线路和n型bi0.5sb1.5te3热电材料线路，热电材料线路沿玻璃平面法向排列，在柔性绝缘基板边缘各钻一排通孔，在通孔中镀金属银，两面的线路层通过两端镀有金属银的通孔连接成n-p-n-p…的交替串联线路结构，如图2和图3所示。当阳光入射时，玻璃对可见光透明，玻璃太阳光入射一面吸收红外线升温，玻璃两面产生温差，交替串联的热电材料线路结构中产生电势差，可将温差转换成电能对外输出功率。

实施例2：

在石英窗玻璃太阳光入射一面涂覆蓝色氧化钨吸收型红外阻隔纳米涂料，玻璃侧边沿为发电线路层，结构如图1所示。玻璃侧边贴有带状柔性热电元件，柔性热电元件的绝缘基板两面分别掩膜磁控溅射p型pbse热电材料线路和n型pbte热电材料线路，热电材料线路沿玻璃平面法向排列，在柔性绝缘基板边缘各钻一排通孔，在通孔中镀金属铜，两面的线路层通过两端镀有金属铜的通孔连接成n-p-n-p…的交替串联线路结构，如图2和图3所示。当阳光入射时，玻璃对可见光透明，玻璃太阳光入射一面吸收红外线升温，玻璃两面产生温差，交替串联的热电材料线路结构中产生电势差，可将温差转换成电能对外输出功率。

实施例3：

在钢化窗玻璃太阳光入射一面涂覆铯掺杂氧化钨吸收型红外阻隔纳米涂料，太阳光出射一面涂覆氧化锌铝反射型红外阻隔纳米涂料，玻璃侧边沿为发电线路层，结构如图1所示。玻璃侧边贴有带状柔性热电元件，柔性热电元件的绝缘基板两面分别喷墨打印p型石墨烯填充聚苯吡咯热电材料线路和n型聚-3，4乙撑二氧噻吩：聚二烯丙基二甲基氯化铵热电材料线路，热电材料线路沿玻璃平面法向排列，在柔性绝缘基板边缘各钻一排通孔，在通孔中镀金属银，两面的线路层通过两端镀有金属银的通孔连接成n-p-n-p…的交替串联线路结构，如图2和图3所示。当阳光入射时，玻璃对可见光透明，玻璃太阳光入射一面吸收红外线升温，而太阳光出射一面将红外线反射，玻璃两面产生温差，交替串联的热电材料线路结构中产生电势差，可将温差转换成电能对外输出功率。

实施例4：

在夹胶窗玻璃太阳光入射一面涂覆钾掺杂氧化钨吸收型红外阻隔纳米涂料，玻璃侧边沿为发电线路层，结构如图1所示。玻璃侧边贴有带状柔性热电元件，柔性热电元件的绝缘基板两面分别掩膜化学镀p型bisb热电材料线路和n型bi热电材料线路，热电材料线路沿玻璃平面法向排列，在柔性绝缘基板边缘各钻一排通孔，在通孔中镀金属铜，两面的线路层通过两端镀有金属铜的通孔连接成n-p-n-p…的交替串联线路结构，如图2和图3所示。当阳光入射时，玻璃对可见光透明，玻璃太阳光入射一面吸收红外线升温，玻璃两面产生温差，交替串联的热电材料线路结构中产生电势差，可将温差转换成电能对外输出功率。