太阳能玻璃、多孔玻璃简介

太阳能玻璃、多孔玻璃简介 太阳能玻璃简介 • 2011.5.13 世界最大太阳能飞机首次跨国飞行 • 2013.7.8全球最大太阳能飞机“太阳驱动”成功飞越美国 • 近几年来太阳能电池的结构、工作原理和制造技术不断完善 。 1、太阳能电池的发展历史 太阳能电池是产生光生伏打效应(简称光伏效应)的半导体器件。因此，太阳能电池又称为光伏电池，太阳能电池产业又称为光伏产业。 • 1954年世界第一块实用化太阳能电池在美国贝尔实验室问世，幷首先应用于空间技术。当时太阳能电池的转换效率为8,。 • 1955 第一个光伏航标灯问世， • 美国RCA发明GaAs太阳能电池 1958 太阳能电池首次装备于美国先锋1号 , • 1959 第一个单晶硅太阳能电池问世。 卫星，转换效率为8 • 1960 太阳能电池首次实现并网运行。 • 1974 突破反射绒面技术，硅太阳能电池效率达到18,。 • 1975 非晶硅及带硅太阳能电池问世 • 1978 美国建成100KW光伏电站 • 1980 单晶硅太阳能电池效率达到20,，多晶硅为14.5,，GaAs为22.5, • 1986 美国建成6.5KW光伏电站 1、 1990 德国提出“2000光伏屋顶 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ” 1995 高效聚光GaAs太阳能电池问世，效率达32,。 2、 1997 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划，日本提出“新阳光计划” 3、 1998 单晶硅太阳能电池效率达到24.7,，荷兰提出“百万光伏屋顶计划” 4、 2000 世界太阳能电池总产量达287MW，欧洲计划2010年生产60亿瓦光伏电池。 1) 1973年世界爆发石油危机，从此之后，人们普遍对于太阳能电池关注， 2) 近10几年来，随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重，太阳能电池的清洁性、安全性、长寿命，免维护以及资源可再生性等优点更加显现。 太阳能玻璃简介 太阳能电池的芯片材料及转换效率 1、 晶体硅(单晶硅和多晶硅)太阳能电池: 2004年晶体硅太阳能电池占总量的84.6 ,，生产技术成熟，是光伏产业的主导产品。 2、 非晶体硅太阳能电池: α,Si(非晶硅)太阳能电池一般采用高频辉光使硅烷分解沉积而成。由于分解温度低(250,500 ?)，可在薄玻璃、陶瓷、不锈钢和塑料底片上沉积1um厚的薄膜，且易于大面积化。 非晶硅太阳能电池多数采用PIN结构，有时还制成多层叠层式结构。非晶硅太阳能电池大量生产的大面积产品的转换效率为10,12 ,，小面积产品转换效率 已提高到14.6,，叠层结构电池的最高效率为21 ,。 3、 砷化镓(GaAs)太阳能电池: GaAs太阳能电池多数采用液相外延法或MOCVD技术制备，GaAs太阳能电池的效率可高达29.5,，一般在19.5,左右。产品具有耐高温和抗辐射特点，但生产成本较高，产量受限，主要用作空间电源。以硅片为衬底，拥MOCVD方法制造GaAs /Si异质结太阳能电池是降低成本很有希望的方法，最高效率23.3 ,，GaAs 叠层结构的太阳能电池效率接近40 ,。 4、 其他化合物半导体太阳能电池: IS (铜铟硒)薄膜、CdTe (碲化镉)薄膜和InP(磷化铟) 太阳能 这方面主要有C 电池等。这些太阳能电池的 结构与非晶硅电池相似。但CIS薄膜一般厚度为2,3um，已达到的转换效率为17.7 ,。CdTe薄膜很适合于制作太阳能电池。其理论转换效率达30 ,，目前国际先进水平转换效率为15.8 ,，多用于空间方面。 2、中国对太阳能电池的研究简史 • 中国对太阳能电池的研究起步于1958年，世纪80年代末期，国 增强组件的抗渗水性。 2) 对于白色背板TPT，还有一种效果就是对入射到组件内部的光进行散射，提高组件吸收光的效率。 • EVA-醋酸乙烯酯共聚物。良好的柔软性、橡胶型的弹性、良好的化学稳定性，抗老化和抗臭氧强 度高，无毒性和透明性。 2. 太阳能电池盖玻璃是硅太阳能电池装置中的重要组件之一 作用:保护硅片部件不受尘土、机械磨损和冲击以及环境条件的损伤，同时也不能影响太阳能电池的性能，这要求盖板玻璃对入射太阳光没有强吸收(不超过0.152mm)，不增加太多重量，350nm一下的紫外线吸收要强，以避免有机物的降解，膨胀系数和硅相同 • 盖玻璃片用透明的聚合物粘合剂粘在太阳能电池上。 • 硅太阳能电池盖玻璃组成:通常采用含钛、铈等氧化物的硼酸盐微平板玻璃(厚度50~300μm) 在玻璃组成的设计上，主要考虑一下氧化物起的作用: 1)CeO2，使玻璃具有所需的抗辐射性能，增加辐射稳定性。加入量2%~8% 2)TiO2 ，增加辐射稳定性，有助于降低玻璃粘度，从而有利于玻璃的熔化和 澄清。但含量过高会降低玻璃的可见光透过率。所以TiO2含量一般保持在0.25%~2%. 3) Al2O3 提高玻璃的化学稳定性，和抑制分相，但同时也提高玻璃的液相温度和熔化温度 4)ZnO 改善玻璃的化学稳定性，辐射不着色，但提高玻璃的液相温度 )B2O3 有利于玻璃的熔化和澄清，提高玻璃性能 5 6)Sb2O3 有利于含铈硼硅酸盐玻璃脱色 )R2O 有利于玻璃的熔化和澄清，但总量小于6% 7 3. 超薄高强耐辐射太阳能电池用盖玻璃 硅太阳能电池盖玻璃具有一定的抗曝光、变色能力，以保护太阳能电池免受空间高能射线和高能粒子的辐射和轰击，延长太阳能电池的使用寿命，使航天器获得可靠的能源供应。航天器太阳能电池盖玻璃超薄、大面积、高强度、高透过率、耐辐射将成为其发展方向。玻璃厚度要求小于0.1mm以下单体电池面积达到80mm x 80mm。 4. TCO玻璃——薄膜电池组件基板 太阳能电池用基板玻璃一般需要注意以下问题: 1. 采用激光加工透明导电膜时，给玻璃基板带来的潜伤，在使用过程中受温差作用会产生热应力， 引起破裂。 2. 由于沙尘的划伤，导致玻璃透过率下降 3. 一旦形成潜伤和微裂纹，玻璃和水反应，会使微裂纹扩展，玻璃强度下降，产生破裂 4. SiO2 含量低于63%，会使玻璃的操作温度范围变小，析晶倾向增加;若高于74%则玻璃的脆性值 提高 5. Al2O3 可提高玻璃的耐水性，但超过50%使玻璃的操作范围减小 6. CaO可调节900?以上的玻璃粘度 7. MgO低于6.5%时，使玻璃的脆性值增大，但大于20%时，使玻璃的操作范围减小，最佳含量为 17%~20% 8. Na2O 低于8.5%玻璃脆性值大于规定值，但大于15%则使其溶出性提高，最佳含量为9.5%~14% 9. K2O 可提高900?以上的玻璃粘度 10. TiO2 可调节操作范围，但大于2%会使玻璃中Na2O的溶出量超标，最佳含量为1%以下 11. SO3 为澄清剂，小于0.7%，Fe2O3 含量需低于0.05% 专利太阳能电池的制造过程为:首先在玻璃基板上制成透明导电膜，然后采用激光加工形成电路图案，再在透明导电膜上镀一层非晶态硅薄膜，最后蒸膜银电极。在使用这种电池时，将玻璃面对太阳，为了保护的目的，通常在玻璃上方再加一块玻璃板，并用金属外框固定。 太阳能玻璃简介 二、从广义上讲，应用于建筑的双玻夹层BIPV组件件和薄膜电池组件，也可以叫做光伏玻璃。因为他们同时也是建筑上的安全玻璃构件。 后续: 超白压花玻璃 1. 生产企业及产能:国际:圣戈班、 皮尔金顿、旭硝子、PPG 等，总熔化量1000,1500吨/天[36, 54万吨/年] ;国内:南玻、裕华、福莱特、信义、思可达、中波、金晶、和合，2008年24条线，2009年将达32条，实际产能60万吨。 2. 3. 4. 5. 6. 1. 法国圣戈班，平板玻璃、汽车玻璃、保温隔音材料，石膏建材、陶瓷塑料、磨料磨具、管道系统及建材分销。英国皮尔金顿公司，玻璃幕墙及汽车、飞机、高速列车安全玻璃外，其专业的光学部门更生产一系列高品质的眼镜玻璃胚料及成品。日本旭硝子公司，1971年首先发明了旭法，旭玻璃公司共有20条浮法线，生产平板玻璃、汽车玻璃和阴极射线管玻璃 、纯碱等化工原料、晶体管和半导体等电子器件，以及陶瓷和耐火材料等。美国 PPG工业公司，保护涂料、装饰涂料、密封剂、粘合剂、金属预处理产品、平板玻璃、玻璃纤维、玻璃工业和特种化学品，包括光致色变眼用镜片、光学单体、硅土、及精细化工。 TCO玻璃，即透明导电氧化物镀膜玻璃，是在平板玻璃 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。 按镀膜工艺分类:在线镀膜TCO玻璃，离线镀膜TCO玻璃 按常用膜层成份分类:ITO (氧化铟锡)TCO玻璃，FTO (氟掺杂氧化锡)TCO玻璃，AZO (铝掺杂氧化锌)TCO玻璃 FTO-TCO玻璃:1)导电性能比ITO略差。2)成本相对较低，激光刻蚀容易，光学性能适宜。3)光散射性能好。为目前薄膜光伏电池的主流产品。AZO-TCO玻璃:1)研究进展迅速，材料性能已可与FTO相比拟。2)原料丰富，制造成本低廉，稳定性好。3)工业化应用还不成熟。为未来新型的光伏TCO产品。 TCO玻璃性能要求:透光率、雾度、导电性能、激光刻蚀性能、耐候性与耐久性(耐磨性、耐酸碱性等)。 BIPV 光伏玻璃 应用实例:日本Sanyo太阳光电公司，德国柏林中央车站，荷兰Floriade Exhibition Hall，日本京瓷Kyocera 总公司，方大大厦，世博园综合展馆光伏屋顶。 4、光伏玻璃力学性能与可靠性所需相关研究 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 光伏玻璃的破坏和失效 钢化玻璃粘合过程的自爆 非晶硅玻璃层和后沿导线的断裂 层间剪切应力的破坏和分层现象 作为建筑构件的老化和坠落风险 真空釜中层合压力和钢化度的优化 夹层后的残余应力分析和界面结合力检测 9. 10. 11. 12. 13. 光伏玻璃与建筑结构的安全配合设计 残余应力分析与残余寿命预测 BIPV的无损在线检测技术和仪器的研究 热应力、动态性能与耐久性评价 作为顶棚玻璃受到日晒和积雪等环境载荷的性能退化、强度衰减 太阳能玻璃简介 多孔玻璃和泡沫玻璃 多孔玻璃(微孔玻璃) 多孔玻璃是钠硼硅酸盐玻璃经分相热处理，再经酸处理得 到的多孔玻璃。孔径可以控制在5~250nm范围，孔隙率可达30%以上。 1. 多孔玻璃具有的特性 1. 孔径小 在5~250nm范围，可根据要求来控制孔径 2. 表面积大 可达20~200m2/g玻璃，也可根据要求调解 3. 微孔不是单独的圆筒状。不同直径的圆筒还有“瓶颈”连接，成为长形的“口袋” 4. 耐水性能好 除氢氟酸及强碱外，在溶液中不会因溶剂的种类、pH值的大小、温度的高低而 引起玻璃的膨胀，孔径不会变化 5. 材料坚硬、机械强度高、耐热性能好 6. 耐受细菌、霉菌侵蚀 7. 成型性能好:溶化后可成型为片、环、球、纤维或其他形状的制品，再进行热处理分相和侵蚀 8. 可与其它玻璃进行封接、粘结 9. 多孔玻璃的应用 1. 分离 分离高温气体、液体 3. 催化 各种反应用的催化剂载体 2. 过滤 病毒过滤、海水淡化等 4. 吸附 5. 固定化酶 于固定化酶载体、乳糖酶、胃蛋白酶等载体 6. DNA载体 多孔玻璃粉末做DNA载体，DNA合成率可达92% 7. 高温滤光多孔玻璃 微孔中填充有色离子，起高温滤光片的作用 8. 发光多孔玻璃 微孔中填充硝酸铋，可在红外波段发荧光 9. 多孔玻璃超导体 微孔中填充超导金属，得到多孔玻璃超导体 10. 多孔玻璃超低温度计 如微孔中参碳，可测量-270 ?的低温 1. 泡沫玻璃，是多孔玻璃的一种，是 泡沫玻璃的气孔分为开口气孔和闭口气孔。闭口气孔是指 吸水率与气孔的结构有关，开口气孔越多，吸水率越高。吸水率与隔热保温有关，吸水率高保温性能低。 3)容重 指单位体积的质量，是泡沫玻璃的重要的物理性质。与单位体积的气孔的大小与数量有关， 多孔玻璃和泡沫玻璃 通常在120~500Kg/m3，保温隔热泡沫玻璃容重要小，而作为建筑用的非承重墙的泡沫玻璃要有一定的抗压强度，容重不能太低 1. 热学性质 包括热导率、比容、热膨胀系数、急冷急热性等。热导率较小，在0.035~0.139W/m.K 之间，热导率越小，保温隔热性能越好。泡沫玻璃的耐急冷急热性与基础玻璃成分有密切关系，一般用无碱玻璃碎料制成的泡沫玻璃，其耐急冷急热性能好。 5)声学性质 泡沫玻璃是一种刚性多孔材料，由空气振动而产生的声波，传入泡沫玻璃的气孔中，孔腔 与基础玻璃的成分有关 7)力学性质 泡沫玻璃的力学性质包括抗压、抗张、抗剪切及抗弯强度和弹性模量 8)吸湿性 泡沫玻璃的吸湿性比普通玻璃高普通玻璃高很多。1平米的普通玻璃的吸水量近10mg,厚度相当于10nm,相当于30个水分子层 9)抗冻性 泡沫玻璃的抗冻性是指在较短的周期 7. 矿渣泡沫玻璃 3. 无碱硅酸盐泡沫玻璃 8. 固体废弃物泡沫玻璃 4. 高硅氧泡沫玻璃 9. 熔岩泡沫玻璃 5. 石英泡沫玻璃 1. 应用领域 1)泡沫玻璃是一种性能优越的绝热(保冷)、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料 2)泡沫玻璃还可以运用于烟道、窑炉和冷库的保温工程，各种气、液、油输送管道的隔热、防水、防火工程，用泡沫玻璃保护暖气输送管道与传统保护材料相比，可减少热损耗约25%。 3)地铁、图书馆、写字楼、歌剧院、影院等各种需要隔音、隔热设备的场所，基础设施建设的隔离、隔音工程 4)河渠、护栏、堤坝的防漏、防蛀工程等多种领域 5)甚至还具有用于家庭清洁、保健的功能 1. 应用技术要点 1、泡沫玻璃的基质为玻璃，故不吸水 ;内部的气泡也是封闭的，所以不存在毛细现象，也不会渗透 ——最理想的保冷绝热材料 1. 机械强度较高 优良的抗压性能与阻湿性能相结合，使泡沫玻璃成为地下管道和槽罐地基最理想的绝热材料 2. 很好的绝热阻湿性——热导率长期稳定，不因环境影响发生变化，绝热性能良好 3. 泡沫玻璃是基质是玻璃，因此不会自燃也不会被烧毁，是优良的防火材料 泡沫玻璃的工作温度范围为-200 ? ~430?、膨胀系数较小，而且可逆，因此材料性能长期不变，不易脆化，稳定性好 4. 泡沫玻璃隔声性能好，对声波有强烈的吸收作用，在60~400Hz内平均穿透损失28.3dB 6、泡沫玻璃染色性能好，可以作为保温装饰材料。 多孔玻璃和泡沫玻璃