Il vetro solare, come materiale core per i moduli fotovoltaici e la costruzione di sistemi fotovoltaici integrati (BIPV) (BIPV), ha un impatto significativo sulle sue prestazioni, efficienza di conversione fotovoltaica, resistenza alle intemperie e durata di servizio. Il suo materiale primario è in genere composto da uno strato di vetro di base e un rivestimento funzionale o un interstrato. La combinazione di questi materiali mira a bilanciare gli indicatori chiave di prestazione come la trasmittanza della luce, la riflettività infrarossa, la resistenza all'impatto e la durata. Quanto segue descrive il materiale di vetro di base e i materiali modificati funzionali.
1. Materiali in vetro di base
Lo strato di base di vetro solare è in genere realizzato con vetro galleggiante di trasmittanza di trasmittanza elevato, principalmente composto da silicati, incluso la biossido di silicio (siO₂, circa 70%- 72%), ossido di sodio (na₂o, 12%- 15%), oxide calumi (8%) ossido di magnesio (MgO) e ossido di alluminio (al₂o₃). La sabbia al quarzo ad alta purezza (contenuto di siO₂ maggiore o uguale al 99%) è la materia prima di base che determina la trasmittanza della luce. Lo scioglimento ad alta temperatura crea una struttura amorfa uniforme, riducendo al minimo la dispersione della luce e in generale il raggiungimento della trasmittanza della luce visibile superiore al 90% (rispetto a circa l'85% -88% per il vetro architettonico convenzionale).
Per migliorare ulteriormente le prestazioni ottiche, alcuni prodotti finali alti - utilizzano ultra - vetro float trasparente (contenuto di ferro inferiore o uguale a 0,015%). Il suo basso contenuto di ferro riduce significativamente l'assorbimento dello spettro verde, risultando in un vetro quasi incolore e trasparente. Ciò lo rende particolarmente adatto per le pareti e i lucernari della tenda fotovoltaica, dove la riproduzione del colore è cruciale. Inoltre, il controllo della curva di ricottura durante il processo di fusione ottimizza la distribuzione interna di sollecitazione del vetro, migliorando la sua resistenza alla pressione del vento e alla shock termico (ad esempio, il trattamento di temperatura in conformità con GB/T 15763.1-2009 standard, con una sollecitazione di compressione superficiale maggiore o uguale a 90 MPA).
Ii. Materiali modificati funzionali
Per migliorare l'efficienza della generazione di energia e l'adattabilità ambientale del vetro solare, gli strati funzionali specifici devono essere integrati nella sua superficie o struttura. Questi strati sono classificati principalmente nelle seguenti tre categorie:
1. Anti - rivestimento riflettente (arco)
Gli archi sono in genere composti da un biossido di silicio (siO₂) - diossido di titanio (tio₂) nanofilm composito. Controllando lo spessore del film (circa 100 - 150 nm, circa la metà della lunghezza d'onda della luce visibile), creano un effetto di interferenza distruttivo, riducendo la riflettività della superficie di vetro dall'8%- 10%per il vetro float ordinario all'1%- 3%, aumentando la luce complessiva. Alcuni prodotti utilizzano un metodo SOL-gel per creare un sistema di rivestimento a multistrato, graduato-refractive-indice, ampliando ulteriormente l'intervallo spettrale effettivo (coprendo l'intervallo di 380-1100 nm).
2. Layer riflettente a infrarossi (basso - e o pellicola selettiva fotovoltaica)
To address the temperature sensitivity of photovoltaic modules (crystalline silicon cell efficiency decreases by approximately 0.4% for every 1°C increase in temperature), some solar glass incorporates metal oxide or silver-based composite films (such as indium tin oxide (ITO), silicon nitride (Si₃N₄), or silver-nickel-chromium alloy laminates). These selectively reflect thermal radiation in the near-infrared band (700-2500nm), reducing heat buildup within the module. For example, a single silver Low-E film can achieve an infrared reflectivity exceeding 70%, while a double silver film can further increase this to 85%, while maintaining high visible light transmittance (>85%).
3. Interlayer o incapsulante
Nelle applicazioni del modulo fotovoltaico, il vetro solare è spesso laminato con un interlayer di polivinil butitral (PVB) o etilene vinile acetato (EVA), formando una struttura "{0}} eva/cell - eva -}. PVB offre un'eccellente resistenza all'impatto e Uv - Blocking Properties (Transmittance<1%), making it suitable for architectural safety glazing. EVA, however, has become a mainstream encapsulation material due to its stronger adhesion to silicon cells (forming a three-dimensional network structure after cross-linking and curing). Its transmittance exceeds 90% and it can withstand long-term thermal cycling from -40°C to 120°C.
Iii. Innovazione materiale per scenari speciali
With technological advancements, some new solar glass technologies are exploring perovskite quantum dot-doped glass (using a sol-gel method to uniformly disperse photosensitive materials within a glass matrix for broad-spectrum absorption) or flexible polymer-based glass (such as PET-glass composites, suitable for curved photovoltaic buildings). Furthermore, self-cleaning glass, coated with a titanium dioxide (TiO₂) photocatalytic film, decomposes organic matter and dirt under UV light. Combined with a hydrophobic coating (contact angle >100 gradi), riduce l'adesione della polvere, riducendo ulteriormente i costi di manutenzione.
In sintesi, la progettazione di materiali in vetro solare è una fusione completa di scienze dei materiali, ingegneria ottica e tecnologia energetica. Il suo nucleo sta nel massimizzare l'efficienza della conversione fotovoltaica garantendo al contempo la sicurezza strutturale attraverso l'elevata trasmissione della luce del vetro di base e il controllo preciso degli strati funzionali. Poiché la domanda di integrazione dell'edilizia fotovoltaica cresce in futuro, i materiali compositi che combinano la progettazione estetica con alte prestazioni diventeranno una priorità di ricerca e sviluppo.
