3.2mm超白布紋玻璃 梯度折射太陽(yáng)能光伏玻璃 當前，在解決大部分國家能源危機與實(shí)現社會(huì )可持續發(fā)展的雙重難題下，清潔、環(huán)保、效率高的新能源的利用面臨機遇與挑戰。太陽(yáng)能作為一種取之不盡的清潔能源受到各國重視。利用太陽(yáng)能直接有效的方式是光伏轉換，即將太陽(yáng)能直接轉換為電能。在每個(gè)太陽(yáng)電池器件中，光伏玻璃作為一種具有高透光率的玻璃基體對提高光伏電池的光電轉換效率具有重要作用。傳統的光伏玻璃表面至少會(huì )有8%的入射光被反射而無(wú)法利用(70度角入射時(shí)，反射率增至27%)。因此設計出具有減反射功能的光伏玻璃以避免這部分反射造成的入射能量損失，是很有意義的。目前的減反射技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，磁控濺射法特點(diǎn)是可控，但是成本很高，工藝上也限制了鍍制多層的寬帶減反射膜，雖然從科學(xué)研究的角度沒(méi)有問(wèn)題，但是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)是不可行的；溶膠-凝膠法的優(yōu)勢是能夠相對簡(jiǎn)單的實(shí)現大面積玻璃鍍膜，但是其膜層的折射率較為均勻，不能得到寬帶減反射的效果。通過(guò)對光學(xué)減反射理論、方法、玻璃減反射技術(shù)的調研分析，研究發(fā)現梯度折射率薄膜可以實(shí)現寬波段、大角度減反射等優(yōu)良的特性，而腐蝕法是可以實(shí)現這種特性并且可以產(chǎn)業(yè)化的光伏玻璃減反射技術(shù)。本文采用分層等效的方法，用一個(gè)由均質(zhì)膜構成的多層膜堆等效梯度折射率減反射膜層，構造了多種折射率分布的梯度折射率減反射薄膜，使之能用現有的光學(xué)薄膜設計軟件對其進(jìn)行理論計算模擬研究。論文設計了不同的折射率曲線(xiàn)、層數、膜厚等參數，并將計算分為兩個(gè)階段：首先針對可見(jiàn)光波段，以110-880nm厚度、三種層數、五種類(lèi)型折射率分布曲線(xiàn)為參數構建減反射薄膜進(jìn)行計算，結果表明：在此計算相應參數條件下，200nm以上膜層厚度可以達到寬帶減反射的效果；第二階段，將研究擴展到整個(gè)太陽(yáng)光譜，根據腐蝕法的實(shí)驗特點(diǎn)和部分的結論，重新修訂了300nm內的六個(gè)厚度、100-300范圍內的五種層數、四種減反射曲線(xiàn)等參數。結果表明：在300nm厚度內100層以上層數變化的影響變得很小。在可見(jiàn)光波段和太陽(yáng)光波段，余弦函數和直線(xiàn)函數分別具有的透過(guò)率分布，通過(guò)進(jìn)一步計算可見(jiàn)光透射比和太陽(yáng)光直接透射比這兩個(gè)評價(jià)光伏效能的國標參數，余弦函數結果要好于直線(xiàn)或其它函數。另外，根據德魯德、洛侖茲-洛倫茨、麥克勞德三種理論對折射率和密度的關(guān)系推導，得出了物質(zhì)密度和折射率的對應關(guān)系，據此，提出通過(guò)腐蝕法控制玻璃材料表面層的密度使之逐漸變化得到折射率逐漸變化的梯度折射率薄膜，模擬了該梯度減反射薄膜的減反射特性，并與實(shí)驗結果進(jìn)行了比較。本文采用新的二次腐蝕梯度折射率薄膜制備方法，分兩步對玻璃表層附近材料進(jìn)行選擇性脫除，使用低濃度的酸液脫除表層的鈣、鈉等金屬離子；第二步使用濃度非常大的HF等酸液進(jìn)一步脫除內層的金屬離子，并且對光伏玻璃基體表層進(jìn)行了由外而內的稀疏化處理，得到了一層厚度為200-300nm、具有漸變密度的多孔SiO2微結構層。這種微結構層的折射率呈梯度分布，并且具有的減反射特性。在紫外到近紅外1200nm的波長(cháng)帶寬內，透過(guò)率都在96%以上；在350-1084nm的雙面總反射率小于1%(即單面反射率<0.5%)，其中624-922nm的雙面反射率低于0.2%(單面反射率<0.1%)；并且390-1000nm波長(cháng)帶寬范圍的平均透過(guò)率達到了99.22%。本文測試了該光伏玻璃透過(guò)率隨入射角度的變化，測試結果表明：梯度折射率減反射光伏玻璃在入射角為70°時(shí)的透過(guò)率達到了95.43%，比未做減反射的光伏玻璃透過(guò)率高出了約23%。本文對幾種不同折射率梯度輪廓膜層的減反射光譜進(jìn)行了模擬，并與實(shí)驗測試結果對比，發(fā)現余弦函數分布的折射率與實(shí)驗結果基本吻合。通過(guò)對壓花玻璃技術(shù)、溶膠-凝膠技術(shù)和腐蝕法技術(shù)三者的分析得知，壓花玻璃與溶膠-凝膠技術(shù)的結合會(huì )填隙花紋從而削弱減反射效果，而腐蝕法制備技術(shù)不破壞壓花玻璃表面微結構的減反射效果。本文在壓花玻璃表面進(jìn)行二次腐蝕法減反射的處理，得到了非常理想的減反射效果，在350至1100nm波長(cháng)范圍的透過(guò)率幾乎達到了高標準，是目前所有該類(lèi)研究中的結果。膜層硬度測試表明，光伏玻璃減反射膜層的鉛筆硬度達到2H以上，滿(mǎn)足減反射光伏玻璃應用的基本要求。