一种光伏组件用仿铝板前板玻璃及制备的仿铝板光伏组件的制作方法

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种光伏组件用仿铝板前板玻璃，并进一步公开其制备的仿铝板颜色及质感的光伏组件。
背景技术：
：随着经济的快速发展，对能源的需求越来越强。由于传统煤、石油、天然气等化石燃料在使用过程中会排出大量的有毒有害物质，并对水、土壤及大气造成严重污染，甚至形成温室效应和酸雨，严重危害到人类的生存环境和身体健康，因此，可再生的清洁能源得受了越来越多的关注。太阳能因其清洁无污染且取之不尽用之不竭等优势成为当前能源领域重点发展的方向。光伏建筑一体化(bipv，buildingintegratedpv，pv即photovolta-ic)技术是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术，是应用太阳能发电的一种新概念。不同于光伏系统附着在建筑上的形式，光伏建筑一体化简言之就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力，将建筑、生态和科学技术融为一体，既满足建筑功能的需求又实现太阳能的利用。随着社会的发展，消费大众审美不断提升，设计师对外观颜色要求也越来越高，传统bipv光伏组件的单一发电功能已无法满足需求，需要有多样性、美观性元素融入到光伏建筑中，彰显bipv建筑的个性。但是，由于传统太阳能电池芯片颜色比较单一，进而导致光伏组件的颜色也是单一的，无法实现光伏建筑的多样性能要求。此外，传统的晶硅光伏组件和薄膜太阳能电池组件表面会有比较明显的金属栅线和刻蚀栅线，在应用于bipv产品时，表面会观察到明细的金属栅线和刻蚀栅线，影响bipv产品的美观度。再者，传统光伏组件前板使用的是超白玻璃，在特定角度下会存在眩光，并产生光污染，对路过的车辆和行人产生很强的视觉冲击，易引起交通事故。可见，开发外观平整且色彩多样的光伏组件对于bipv产品的发展具有积极的意义。技术实现要素：为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种光伏组件用仿铝板前板玻璃，以解决现有技术中光伏组件色彩单一的问题；本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种仿铝板光伏组件，以解决现有技术中光伏组件美观度较差及色彩单一的问题。为解决上述技术问题，本发明所述的一种光伏组件用仿铝板前板玻璃，包括玻璃基板以及沉积于所述玻璃基板表面形成的仿铝板介质膜块；所述仿铝板介质膜块包括由高折射率材料形成的高折射层h和低折射率材料形成的低折射层l，所述高折射层h和所述低折射层l间隔设置，并通过调节所述高折射层h和所述低折射层l的数量、以及各自的厚度使所述仿铝板介质膜块呈现仿铝板。具体的，所述高折射率材料在550nm时的折射率为1.8<nh<2.6，所述低折射率材料在550nm时的折射率为1.4<nl<2.0。具体的，所述仿铝板前板玻璃的结构包括：5层结构设计：空气//玻璃基板//厚度为130±20nm的高折射率层h//厚度为45±20nm的低折射率层l//厚度为75±20nm的高折射率层h//厚度为70±20nm的低折射率层l//厚度为75±20nm的高折射率层h//有机聚合物，其中，2.0<nh<2.6，1.4<nl<2.0；或者，7层结构设计：空气//玻璃基板//厚度为35±10nm的高折射率层h//厚度为20±10nm的低折射率层l//厚度为75±20nm的高折射率层h//厚度为25±10nm的低折射率层l//厚度为70±20nm的高折射率层h//厚度为100±20nm的低折射率层l//厚度为60±20nm的高折射率层h//有机聚合物，其中，2.0<nh<2.6，1.4<nl<2.0。具体的，所述玻璃基板为超白钢化玻璃，并在其与空气相接触的前表面通过化学蚀刻和/或物理喷砂方式形成具有粗糙纹理的前表面处理层，以消除镜面玻璃眩光现象。优选的，控制所述前处理表面的粗糙度不低于0.3μm，雾度不低于50％，获得前处理表面的玻璃，可以使照射的入射光发生散射，消除镜面玻璃的眩光，解决由于玻璃表面由于反射光导致的光污染。优选的，所述超白钢化玻璃在550nm时的折射率为1.4<nh<1.6，且其透过率不低于88％。具体的，所述光伏组件用仿铝板前板玻璃的性能包括：所述仿铝板前板玻璃在太阳光波段平均透光率不低于80％；所述仿铝板前板玻璃在反射角不大于60°范围内具有良好的颜色均匀性。本发明还公开了一种制备所述光伏组件用仿铝板前板玻璃的方法，包括如下步骤：(1)对选定玻璃基板进行清洗预处理；(2)按照选定的所述仿铝板介质膜块的结构，采用真空镀膜技术在所述玻璃基板表面分别进行选定的高折射率材料和低折射率材料的沉积，得到所需仿铝板前板玻璃。具体的，所述真空镀膜技术包括磁控溅射镀膜技术、真空蒸发镀膜技术、低压等离子体沉积技术等常规技术。所述步骤(1)中，还包括在所述玻璃基板的前表面通过化学蚀刻和/或物理喷砂的方式形成所述前表面处理层的步骤；其中，通过化学蚀刻的方式形成所述前表面处理层的步骤包括：(1)对选定玻璃基板另一面进行贴膜处理；(2)对贴膜玻璃基板进行清洗预处理；(3)对于清洗后玻璃进行化学刻蚀处理；(4)对化学刻蚀处理后的玻璃进行清洗，去掉背面贴膜，获得粗糙前处理表面；通过物理喷砂的方式形成的所述前表面处理层的步骤包括：(1)选择合适颗粒级配的砂砾，放入喷砂机；(2)调节空气压缩机压力；(3)对于待处理玻璃表面进行喷砂处理；(4)对喷砂处理后的玻璃进行清洗，获得粗糙前处理表面。本发明还公开了一种仿铝板光伏组件，包括顺次层压的玻璃背板、第一封装胶膜、太阳能电池、第二封装胶膜以及所述的仿铝板前板玻璃。具体的，所述第一封装胶膜和/或所述第二封装胶膜彼此独立的选自pvb、eva或poe中的至少一种，并优选所述第一封装胶膜和/或所述第二封装胶膜的厚度为0.3-2.88mm。具体的，所述太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、砷化镓太阳能电池等。本发明还公开了一种制备所述仿铝板光伏组件的方法，包括取选定的玻璃背板、第一封装胶膜、太阳能电池、第二封装胶膜以及所述仿铝板前板玻璃进行层压的步骤，以及将层压后的组件进行高压处理的步骤。本发明所述仿铝板前板玻璃，通过以不同折射率材料经沉积形成交替叠加的高折射率层和低折射率层，并通过调整各层间的厚度匹配，形成所需仿铝板的介质膜块，并通过沉积于玻璃基板表面形成可用于光伏组件的仿铝板前板玻璃。所述仿铝板前板玻璃在太阳光波段范围内具有高的透过率(不低于80％)，可有效降低组件的功率损失，同时具有良好的耐候性、阻水性，并在反射角不大于60°的范围内具有优异的颜色均匀性，可有效减少由于大角度的颜色偏差导致的组件颜色不均匀的缺陷，可有效提升光伏组件的外观效果，有效改善了传统光伏组件颜色单一的问题，可满足光伏建筑一体化对外观颜色的需求。本发明所述仿铝板前板玻璃，所述仿铝板介质模块的结构设计简单，膜层数量较少，且制备工艺简单、成本较低，适合大规模推广及生产。本发明所述仿铝板前板玻璃，选择超白钢化玻璃为玻璃基板，并通过真空镀膜技术在其与空气相接触的前表面通过化学蚀刻和/或物理喷砂方式形成具有粗糙纹理的前表面处理层，可以使照射的入射光发生散射，消除镜面玻璃的眩光，起到防眩光的作用，有效解决由于玻璃表面由于反射光导致的光污染及建筑幕墙光污染。本发明所述仿铝板光伏组件，以所述仿铝板前板玻璃经常规层压制得，使得所述光伏组件呈现多样化的色彩，进一步实现了bipv产品外观的美观度，有效解决了传统bipv产品颜色单一的缺陷，满足消费大众对多样性和美观性需求，为bipv建筑增添新的元素，有效提升产品品质。同时，本发明所述仿铝板前板玻璃的仿铝板膜块以及经表面粗糙处理后的玻璃基板可以对太阳能电池片的栅线进行有效遮挡，使得整个光伏组件的外观均一性好，美观度高，有效提升光伏组件的整体美观性。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，图1为本发明所述仿铝板光伏组件的结构示意图；图中附图标记表示为：1-前表面处理层，2-玻璃基板，3-仿铝板介质膜块，4-第二封装胶膜，5-太阳能电池，6-第一封装胶膜，7-玻璃背板。具体实施方式本发明下述实施例中，对所述玻璃基板前表面的处理采用常规的化学刻蚀或物理喷砂方法，按照常规手段处理至所需参数即可；或者，也可以直接购买相匹配参数的玻璃基板直接使用。实施例1本实施例所述仿铝板前板玻璃包括玻璃基板和5层结构设计的仿铝板介质膜块，具体结构设计为：空气//玻璃基板//高折射率材料h//低折射率材料l//高折射率材料h//低折射率材料l//高折射率材料h//有机聚合物，具体包括间隔设置的：第一功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为130nm；第二功能层(l)：即由低折射率材料sio2(550nm处nl＝1.45)形成的低折射率层l，厚度为45nm；第三功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为75nm；第四功能层(l)：即由低折射率材料sio2(550nm处nl＝1.45)形成的低折射率层l，厚度为70nm；第五功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为75nm。所述玻璃基板为超白钢化玻璃，其厚度为5mm，550nm时折射率为1.4<nh<1.6，透光率不低于88％。所述超白钢化玻璃基板的非镀膜面(即与空气接触面)可以通过常规化学蚀刻的方式做糙化处理，进而形成所述前表面处理层以减少表面反射，具体的步骤包括：对选定玻璃基板另一面进行贴膜处理、对贴膜玻璃基板进行清洗预处理、对于清洗后玻璃进行化学刻蚀处理，以及对化学刻蚀处理后的玻璃进行清洗，去掉背面贴膜，获得粗糙前处理表面，控制其表面粗糙度为1-1.3μm，雾度为80％-90％。所述有机聚合物为pvb(即胶膜)，厚度为1.14mm。本实施例所述仿铝板前板玻璃的制备方法，具体包括如下步骤：(1)基板预处理先后采用中性洗涤液和去离子水对所述玻璃基板进行初步清洗、烘干；然后放入镀膜设备过渡室，利用离子源轰击进行所述基板表面二次清洗，具体工艺参数设置如下：射频电源溅射功率为300w，工作气体为纯度为99.99％的ar，流量为50sccm，工作气压为9.0×10-2mtorr，溅射时间为300s，经过离子轰击二次清洗得到预处理的基板，备用；(2)沉积形成所述仿铝板介质膜块第一功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；预处理后的玻璃基板进入镀膜腔室，抽真空，真空度达到5.0×10-5mtorr的本底真空时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在预处理玻璃基板上制备厚度为130nm的第一功能层h；第二功能层l(sio2)：选取纯度为99.7％的si靶材(al含量为10wt％)进行sio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为2000w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为5mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为30sccm，在第一功能层上制备厚度为45nm的第二功能层l；第三功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在第二功能层上制备厚度为75nm的第三功能层h；第四功能层l(sio2)：选取纯度为99.7％的si靶材(al含量为10wt％)进行sio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为2000w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为5mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为30sccm，在第三功能层上制备厚度为70nm的第四功能层l；第五功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在第四功能层上制备厚度为75nm的第五功能层h；即得含有5层结构的仿铝板介质膜块的仿铝板前板玻璃。实施例2本实施例所述仿铝板前板玻璃包括玻璃基板和7层结构设计的仿铝板介质膜块，具体结构设计为：空气//玻璃基板//高折射率材料h//低折射率材料l//高折射率材料h//低折射率材料l//高折射率材料h//低折射率材料l//高折射率材料h//有机聚合物，具体包括间隔设置的：第一功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为35nm；第二功能层(l)：即由低折射率材料sio2(550nm处nl＝1.45)形成的低折射率层l，厚度为20nm；第三功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为75nm；第四功能层(l)：即由低折射率材料sio2(550nm处nl＝1.45)形成的低折射率层l，厚度为25nm；第五功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为70nm。第六功能层(l)：即由低折射率材料sio2(550nm处nl＝1.45)形成的低折射率层l，厚度为100nm；第七功能层(h)：即由高折射率材料tio2(550nm处nh＝2.32)形成的高折射率层h，厚度为60nm。所述玻璃基板为超白钢化玻璃，其厚度为5mm，550nm时折射率为1.4<nh<1.6，透光率不低于88％。所述超白钢化玻璃基板的非镀膜面(即与空气接触面)可以通过常规化学蚀刻的方式做糙化处理，进而形成所述前表面处理层以减少表面反射，具体的步骤包括：对选定玻璃基板另一面进行贴膜处理、对贴膜玻璃基板进行清洗预处理、对于清洗后玻璃进行化学刻蚀处理，以及对化学刻蚀处理后的玻璃进行清洗，去掉背面贴膜，获得粗糙前处理表面，控制其表面粗糙度为0.5-0.8μm，雾度为50％-60％。所述有机聚合物为pvb(即胶膜)，厚度为1.52mm。本实施例所述仿铝板前板玻璃的制备方法，具体包括如下步骤：(1)基板预处理先后采用中性洗涤液和去离子水对所述玻璃基板进行初步清洗、烘干；然后放入镀膜设备过渡室，利用离子源轰击进行所述基板表面二次清洗，具体工艺参数设置如下：射频电源溅射功率为300w，工作气体为纯度为99.99％的ar，流量为50sccm，工作气压为9.0×10-2mtorr，溅射时间为300s，经过离子轰击二次清洗得到预处理的基板，备用；(2)沉积形成所述仿铝板介质膜块第一功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；预处理后的玻璃基板进入镀膜腔室，抽真空，真空度达到5.0×10-5mtorr的本底真空时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在预处理玻璃基板上制备厚度为35nm的第一功能层h；第二功能层l(sio2)：选取纯度为99.7％的si靶材(al含量为10wt％)进行sio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为2000w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为5mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为30sccm，在第一功能层上制备厚度为20nm的第二功能层l；第三功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在第二功能层上制备厚度为75nm的第三功能层h；第四功能层l(sio2)：选取纯度为99.7％的si靶材(al含量为10wt％)进行sio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为2000w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为5mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为30sccm，在第三功能层上制备厚度为25nm的第四功能层l；第五功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在第四功能层上制备厚度为70nm的第五功能层h；第六功能层l(sio2)：选取纯度为99.7％的si靶材(al含量为10wt％)进行sio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为2000w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为5mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为30sccm，在第五功能层上制备厚度为100nm的第六功能层l；第七功能层h(tio2)：选取纯度为99.5％的ti靶材进行tio2的制备；设备本底真空度达到5.0×10-5mtorr时，设置脉冲直流电源溅射功率为1500w，通入纯度均为99.99％惰性工作气体ar，其流量为50sccm，工作气压为3mtorr，进行靶材表面清洗，然后通入纯度均为99.99％的反应气体o2，流量为25sccm，在第六功能层上制备厚度为60nm的第七功能层h；即得含有7层结构的仿铝板介质膜块的仿铝板前板玻璃。实验例分别对上述实施例1-2中制备的仿铝板前板玻璃的性能进行测试，包括透光率、颜色饱和度，具体测试结果见表1。表1仿铝板前板玻璃的性能测试结果透光率/％(太阳光波段)颜色饱和度实施例180.20实施例280.70从表1数据可看出，实施例1-2所制备的仿铝板前板玻璃在太阳光波段范围内的平均透光率分别为80.2％和80.7％，均大于80％，有较高的光透过性，能有效降低组件功率损失；由于仿铝板为中性色，测试的颜色饱和度为0，可以很好的实现所需的颜色色彩。分别对上述实施例1-2中制备的仿铝板前板玻璃的反射角不大于60°颜色均匀性测试结果见表2-3所示。表2对于不同反射角，实施例1的cie-d65光源下色坐标(x，y)表3对于不同反射角，实施例2的cie-d65光源下色坐标(x，y)反射角/°xy颜色00.31380.331银灰色100.31290.3296银灰色200.31020.3262银灰色300.30630.3226银灰色400.30160.3207银灰色500.29630.321银灰色600.29170.3227淡绿银灰色从表2和表3数据可看出，实施例1和实施例2所制备的所述仿铝板前板玻璃在反射角不大于60°角度范围内具有优异的颜色均匀性，可以满足光伏建筑一体化产品对色彩均匀性效果的要求。应用例如图1所示的仿铝板光伏组件结构，所述仿铝板光伏组件包括顺次层压的仿铝板前板玻璃、第二封装胶膜4、太阳能电池5、第一封装胶膜6以及玻璃背板7，其中，所述仿铝板前板玻璃包括则由玻璃基板2以及设置于所述玻璃基板2表面经沉积形成的仿铝板介质膜块3，且所述玻璃基板2远离所述仿铝板介质膜块3的一侧(即所述玻璃基板2与空气相接触的一侧)表面形成的前表面处理层1。具体的，所述太阳能电池包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、砷化镓太阳能电池等。所述仿铝板光伏组件的制备可以采用现有技术一般方法实现，即将选定的玻璃背板(超白钢化玻璃)、第一封装胶膜、太阳能电池、第二封装胶膜以及所述仿铝板前板玻璃进行设定程序的层压，并将层压后的组件置于高压釜内进行高压处理即可。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页12