Le verre solaire, en tant que matériau de base pour les modules photovoltaïques et les systèmes de construction photovoltaïque (BIPV) intégrés, a un impact significatif sur ses performances, son efficacité de conversion photovoltaïque, sa résistance aux intempéries et sa durée de vie. Son matériau principal est généralement composé d'une couche de verre de base et d'un revêtement fonctionnel ou d'un intercouche. La combinaison de ces matériaux vise à équilibrer les indicateurs de performance clés tels que la transmittance de la lumière, la réflectivité infrarouge, la résistance à l'impact et la durabilité. Ce qui suit décrit le matériau en verre de base et les matériaux modifiés fonctionnels.
1. Matériaux en verre de base
La couche de base du verre solaire est généralement composée de verre flottant à transmittance élevé -, principalement composé de silicates, y compris le dioxyde de silicium (Sio₂, environ 70% - 72%), l'oxyde de sodium (Na₂o, 12% - 15%), le calcium oxyde (CAO, 8% --1%) et petit oxyde de magnésium (MgO) et oxyde d'aluminium (al₂o₃). Le sable de quartz de haute pureté (teneur en Sio₂ supérieur ou égal à 99%) est la matière première de base qui détermine la transmittance de la lumière. La fusion à haute température crée une structure amorphe uniforme, minimisant la diffusion de la lumière et atteignant généralement une transmittance de lumière visible dépassant 90% (contre environ 85% à 88% pour le verre architectural conventionnel).
Pour améliorer davantage les performances optiques, certains produits finaux élevés - utilisent un verre de flotteur clair ultra - (teneur en fer inférieure ou égale à 0,015%). Sa faible teneur en fer réduit considérablement l'absorption du spectre vert, résultant en un verre presque incolore et transparent. Cela le rend particulièrement adapté aux murs-rideaux photovoltaïques et aux puits de lumière, où la reproduction des couleurs est cruciale. En outre, le contrôle de la courbe de recuit pendant le processus de fusion optimise la distribution de contrainte interne du verre, améliorant sa résistance à la pression du vent et au choc thermique (par exemple, à la température du traitement conformément à la norme GB / T 15763.1-2009, avec une contrainte de compression de surface supérieure à ou égale à 90 MPa).
Ii Matériaux fonctionnels modifiés
Pour améliorer l'efficacité de la production d'énergie et l'adaptabilité environnementale du verre solaire, les couches fonctionnelles spécifiques doivent être intégrées dans sa surface ou sa structure. Ces couches sont principalement classées dans les trois catégories suivantes:
1. Anti - revêtement réfléchissant (arc)
Les arcs sont généralement composés d'un dioxyde de silicium (Sio₂) - Nanofilm composite de dioxyde de titane (TiO₂). En contrôlant l'épaisseur du film (environ 100 -} 150 nm, environ la moitié de la longueur d'onde de la lumière visible), ils créent un effet d'interférence destructeur, réduisant la réflectivité de la surface du verre à partir de 8% - 10% pour le verre flottant ordinaire à 1% - 3%, ce qui a augmenté la rédaction globale de la lumière. Certains produits utilisent une méthode sol-gel pour créer un système de revêtement à index multicouche et gradué, élargissant davantage la plage spectrale efficace (couvrant la gamme 380-1100 nm).
2. Couche réfléchissante infrarouge (faible - e ou film sélectif photovoltaïque)
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. Intercouche ou encapsulant
Dans les applications du module photovoltaïque, le verre solaire est souvent laminé avec un intercouche de polyvinyl butyral (PVB) ou d'acétate de vinyle d'éthylène (EVA), formant un "Glass - EVA / Cell - EVA - Structure de la" structure ". PVB offre une excellente résistance à l'impact et des propriétés de blocage UV - (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. Innovation matérielle pour des scénarios spéciaux
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 degrés), il réduit l'adhésion de la poussière, réduisant encore les coûts d'entretien.
En résumé, la conception de matériaux en verre solaire est une fusion complète de la science des matériaux, de l'ingénierie optique et de la technologie énergétique. Son noyau réside dans la maximisation de l'efficacité de conversion photovoltaïque tout en assurant une sécurité structurelle par la transmittance de la lumière élevée du verre de base et le contrôle précis des couches fonctionnelles. À mesure que la demande d'intégration du bâtiment photovoltaïque se développe à l'avenir, les matériaux composites qui combinent la conception esthétique avec des performances élevées deviendront une priorité de recherche et de développement.
