太陽(yáng)能發(fā)電玻璃

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1、太陽(yáng)能發(fā)電玻璃窗 在當(dāng)今煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急的形勢(shì)下，太陽(yáng)能作為一種可再生的綠色能源，已經(jīng)得到了人們的廣泛關(guān)注。利用太陽(yáng)能最直接的手段之一就是利用太陽(yáng)能電池發(fā)電。太陽(yáng)能電池是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它被光照到以后，由于光生伏特效應(yīng)可以產(chǎn)生電壓及電流。 太陽(yáng)能玻璃窗是一種很新鮮的理念。它在與建筑完美融合的同時(shí)還能吸收太陽(yáng)光產(chǎn)生電能，是一種能實(shí)現(xiàn)“雙贏”的技術(shù)。圖1顯示的是太陽(yáng)能發(fā)電玻璃窗的簡(jiǎn)單工作示意圖。 前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，太陽(yáng)能電池一般是半導(dǎo)體元件，一般是制作成薄膜狀，然后被封裝起來(lái)，即光伏材料應(yīng)用于玻璃窗的內(nèi)部，從而不受天氣或者清洗窗戶的影響。而作為玻璃

2、窗，在戶外使用，必須要考慮以下因素： 1. 玻璃是要透明的，陽(yáng)光透過(guò)率高； 2. 能經(jīng)受風(fēng)雨等自然現(xiàn)象的考驗(yàn)，抗沖擊性強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度要好； 3. 抗腐蝕性好，抗老化性好； 4. 熱膨脹系數(shù)要與建筑材料相匹配。 從目前來(lái)看，超白壓花玻璃是滿足以上條件最好的材料，經(jīng)過(guò)鋼化以后廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的封裝。 它是在超白玻璃表面壓制特制的金字塔形花紋而制成的出來(lái)的含鐵量低、透光率高、反射率低的壓花玻璃，太陽(yáng)光透射比一般達(dá)到90%以上。所以太陽(yáng)能電池用的玻璃的可靠性耐久性已經(jīng)不是什么大問(wèn)題，光透過(guò)率和抑制紫外線透過(guò)的問(wèn)題也通過(guò)另外一些技術(shù)得到良好的解決。 至于太陽(yáng)

3、能玻璃窗的核心部分：太陽(yáng)能電池，目前大致有四代。通常我們把基板硅晶的成為第一代太陽(yáng)能電池，而被稱為第二代太陽(yáng)能電池的薄膜式太陽(yáng)能能夠和建筑頁(yè)更好的 融合。薄膜太陽(yáng)能電池材料多用多晶硅，非晶硅，碲化鎘，砷化鎵以及銅銦鎵硒化物等 制成。 當(dāng)然了，既然電池主體部分是薄膜半導(dǎo)體，于是就有科學(xué)家制作出了薄膜太陽(yáng)能電池， 圖1 太陽(yáng)能發(fā)電玻璃窗簡(jiǎn)單工作示意圖 顧名思義，就是薄薄的一層，甚至可以卷起來(lái)隨身帶著的太陽(yáng)能電池，只需要將它們貼在玻璃上就能生成電。盡管為了發(fā)電必須有一部分的光被吸收，但在此同時(shí)還要保證薄膜能透過(guò)一部分光，其“貼”在玻璃門窗后會(huì)讓使用者感覺(jué)像裝了淺淡的有色玻璃。這樣它被生

4、產(chǎn)出來(lái)以后，可以在制造過(guò)程中直接加到玻璃窗或其他建筑材料上，也可以隨時(shí)根據(jù)需要貼在玻璃窗上。第三代電池與前代電池最大的不同是制程中導(dǎo)入有機(jī)物和納米科技比如染料光敏化太陽(yáng)能電池、納米結(jié)晶太陽(yáng)能電池等。第四代則是針對(duì)電池吸收光的薄膜做出多層結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池進(jìn)行調(diào)整，只能把一定波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)化成電能；其余的太陽(yáng)光譜或者穿過(guò)，或者轉(zhuǎn)換效率低下。量子點(diǎn)已經(jīng)被看作是一種很有前途的方法，可以制備低成本太陽(yáng)能電池，甚至可以噴涂到各種表面，很像油漆。量子點(diǎn)大小可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以吸收不同部分的太陽(yáng)光譜，并釋放出“熱電子（Hot Electron）”并產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。最近，多倫多大學(xué)研究人員研制出首款雙層量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池

5、。制備成分為吸光納米粒子，即膠體量子點(diǎn)。他們把兩種不同類型的量子點(diǎn)結(jié)合在一塊太陽(yáng)能電池中，其中一層量子點(diǎn)經(jīng)調(diào)整，可以捕捉可見光，而另一層捕捉紅外光。還有科學(xué)家發(fā)明了一種新型太陽(yáng)能聚光器，他們采用了一種包含兩種以上涂料的混合物，這種涂料可以制成彩色，也可以透明無(wú)色。以透明色涂在普通玻璃窗上時(shí)不會(huì)影響采光。將這些的涂料涂在玻璃窗上，這些涂料能一起工作以吸收大范圍的波長(zhǎng)，然后以不同波長(zhǎng)重新發(fā)射，并通過(guò)嵌板傳送給窗邊緣的太陽(yáng)能電池上。簡(jiǎn)言之即將不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光集中為光能，再由太陽(yáng)能電池負(fù)責(zé)把光能轉(zhuǎn)換為電能。這一技術(shù)大大減少了光線在傳輸途中的損失，并且便于制造，生產(chǎn)成本相對(duì)大面積太陽(yáng)能電池板玻璃窗大大下

6、降了。 最近美國(guó)的Pythagoras太陽(yáng)能公司開發(fā)了一種新綠色建筑材料，它同時(shí)具備節(jié)能和高密度利用太陽(yáng)能發(fā)電的功能，并且美觀精致。 與傳統(tǒng)的建筑一體化光伏產(chǎn)品不同的是，該新型太陽(yáng)能玻璃能夠同時(shí)阻擋太陽(yáng)輻射、集中陽(yáng)光，并將其轉(zhuǎn)換為太陽(yáng)能。它還能過(guò)濾猛烈的陽(yáng)光和過(guò)高的熱度，提供良好的自然采光，減少在白天對(duì)人工照明的使用。而且它主要是利用紅外輻射發(fā)電，這樣既可以發(fā)電又可降低晝光溫度，并且可見光透光率很好，相信正是多數(shù)向南的辦公大樓所需要的。 太陽(yáng)能光伏建筑物一體化（BIPV）對(duì)太陽(yáng)能玻璃窗還有一些特殊要求。比如考慮到電池板的反光而造成光污染的現(xiàn)象，就會(huì)對(duì)太陽(yáng)電池的顏色和反光性提出要求，即

7、可采用具有不均勻反光的多晶硅太陽(yáng)電池組件做幕墻或是玻璃窗。對(duì)于晶體硅電池則可以用腐蝕絨面的辦法將其表面變成黑色或在蒸鍍減反射膜的時(shí)候加入一些微量原色來(lái)改變太陽(yáng)電池表面的顏色。由于太陽(yáng)能玻璃窗的透光性要求一般選用非晶硅太陽(yáng)電池，因?yàn)樗芍谱鞒刹枭Ａ? 圖2 美國(guó)的Pythagoras太陽(yáng)能公司開發(fā)了一種新綠色太陽(yáng)能玻璃 一般的效果，透光好而且投影十分均勻柔和。而對(duì)于本身不透光的晶體硅太陽(yáng)電池，需要透光時(shí)只能將組件用雙層玻璃封裝，通過(guò)調(diào)整電池片之間的空隙來(lái)調(diào)整透光量。 總之，太陽(yáng)能玻璃窗用于建筑上的前景是十分誘人的，形象地說(shuō)它們就像“光伏農(nóng)場(chǎng)”， 使用了它們就能獲得源源不斷的能量。它既是玻璃窗，又能吸收太陽(yáng)能發(fā)電。通過(guò)采集它發(fā)出的點(diǎn)可以直接用到家用小電器上，比如可以用于房間冷暖氣設(shè)備的電力供應(yīng)。太陽(yáng)電池可以和不同的玻璃結(jié)合制成各種特殊的玻璃幕墻和天窗，如：隔熱玻璃組件、防紫外線玻璃組件、防盜或防彈玻璃組件、防火組件等等。當(dāng)然現(xiàn)今最主要解決的問(wèn)題是怎樣提高太陽(yáng)能電池發(fā)光效率以及怎樣有效地收集它們生成的電能。相信隨著科技的不斷進(jìn)步，太陽(yáng)能將會(huì)給我們帶來(lái)更多驚喜。