一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗制造技术

本发明专利技术提供了一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层；所述光伏发电层包括依次设置的第一透明电极、光伏薄膜和第二透明电极；所述光伏薄膜为透光性光伏薄膜；所述自洁净功能层包括由内向外依次设置的第三玻璃和纳米光催化薄膜。本发明专利技术以透光性光伏薄膜作为光伏发电层的发电材料，利用太阳光谱中的红外线进行发电，使太阳光谱中的可见光能够透过光伏真空窗；同时利用纳米光催化薄膜吸收太阳光谱中的紫外线，进行自清洁，实现了太阳光全光谱的充分转换和利用。

A photovoltaic vacuum window for full solar spectral management

The invention provides a photovoltaic vacuum window for realizing full solar spectrum management, including a vacuum glass layer, a photovoltaic power generation layer and a self-cleaning functional layer arranged sequentially from inside to outside; the photovoltaic power generation layer comprises a first transparent electrode, a photovoltaic film and a second transparent electrode arranged sequentially; and the photovoltaic film is a transparent photovoltaic film. The self-cleaning functional layer comprises a third glass and a nanometer photocatalytic film arranged sequentially from the inside to the outside. The invention takes the transparent photovoltaic film as the power generation material of the photovoltaic power generation layer, and uses the infrared ray in the solar spectrum to generate electricity, so that the visible light in the solar spectrum can pass through the photovoltaic vacuum window; at the same time, the ultraviolet ray in the solar spectrum can be absorbed by the nano-photocatalytic film for self-cleaning, thus realizing the full spectrum of solar light. Full conversion and utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗
本专利技术涉及功能化建筑材料
，特别涉及一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗。
技术介绍
目前，随着人们对环境、能源和可持续发展问题的认识提升到战略高度，太阳能作为一种可持续的清洁能源，其高效综合利用受到了广泛且深入的研究。太阳辐射包括可以直接用于建筑物室内采光照明的可见光部分(光谱范围为400～700nm)，同时还包含大量的红外光谱成分，充分利用这部分能量是一种有效利用太阳辐射的方式。另一方面，人们对建筑的节能要求也越来越高。据统计，经过窗户散失的热量接近整个建筑能耗的50％。采用具有高绝热性能的材料制造窗户一直是人们提高建筑物能量利用效率、开展节能减排工作的努力方向。经过多年的发展，制造窗户的材料从单层玻璃开始，逐渐演变出中空玻璃、Low-E玻璃、真空玻璃及它们的各种复合体(比如中空+真空玻璃的复合体、中空+真空+中空玻璃的复合体)，从而获得用户所期望的绝热和隔声性能。为了将建筑节能技术与可持续的太阳能光伏发电技术结合起来，开拓出支撑人类绿色可持续未来生活的节能光伏窗户技术，人们已经进行了多种尝试。光伏建筑一体化(BIPV)技术是一种典型的代表，主要包括双玻夹层结构和中空玻璃结构。还有一些研究提出了若干光伏发电层与真空玻璃进行集成的方案，其中包括光伏层位于真空层内侧和真空层外侧的两类方案。如技术专利CN202395002U中公开的光伏层位于真空层内侧的结构，或者专利技术专利CN105470335A中所公开的光伏层位于真空层的外侧通过夹胶层连接的结构，或者专利技术专利CN102024579B及技术专利CN202134552U中公开的通过中空腔并依靠边缘连接的结构。但是，上述各类方案都仅仅考虑了简单地在结构上将光伏膜层与真空玻璃结合，而没有对入射的太阳光能量进行恰当的管理，导致光伏层吸收波段不合理，转化效率低、热损失严重、散热问题与组件集成性无法兼顾，带来相应产品在实际应用中的发电效率低、温度高(散热差、居住体验性差)。同时，由于光伏膜层吸收了大量可见光范围的太阳辐射，导致玻璃透过率低，采光差，不适合用于建筑窗户和汽车窗户限制了其应用范围，也带来了安全性相对低、成本高等各种问题。即使用仅仅应用于建筑幕墙，太阳辐射中的大量能量最终转化为了热，能源品位低，难以有效利用，同时幕墙的清洗也非常不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗。本专利技术提供的光伏真空窗使在光谱和能量上将太阳光进行了合理的分配和利用，实现了对太阳光全光谱辐射能量的有效综合管理，同时具有较高的绝热性能、隔声功能和自洁净功能。本专利技术提供了一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层；所述光伏发电层包括依次设置的第一透明电极、光伏薄膜和第二透明电极；所述光伏薄膜为透光性光伏薄膜；所述自洁净功能层包括由内向外依次设置的第三玻璃和纳米光催化薄膜。优选的，所述光伏薄膜对可见光的透光率为25％以上，光伏薄膜的光伏转换效率为6％以上。优选的，所述光伏薄膜的材质为单结非晶硅或单结微晶硅薄膜电池、微晶/非晶叠层薄膜和透明有机光伏材料中的一种。优选的，所述光伏薄膜的厚度为0.5μm以下。优选的，所述第一透明电极和第二透明电极独立地为TCO薄膜或ITO薄膜。优选的，所述纳米光催化薄膜为二氧化钛纳米晶薄膜、钙钛矿光催化薄膜和含铋的光催化薄膜中的一种。优选的，所述真空玻璃层包括第一玻璃、第二玻璃以及第一玻璃和第二玻璃之间形成的真空层。优选的，所述第一玻璃和第二玻璃之间设置有支撑柱。优选的，所述真空层中设置有吸气剂。优选的，所述真空玻璃层和光伏发电层之间通过夹胶层连接。本专利技术提供了一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层；所述光伏发电层包括依次设置的第一透明电极、光伏薄膜和第二透明电极；所述光伏薄膜为透光性光伏薄膜；所述自洁净功能层包括由内向外依次设置的第三玻璃和纳米光催化薄膜。本专利技术以透光性光伏薄膜作为光伏发电层的发电材料，主要利用太阳光谱中的红外线进行发电，使太阳光谱中的可见光能够部分透过光伏真空窗，用于室内的采光照明；同时利用纳米光催化薄膜吸收太阳光谱中的紫外线，进行自清洁，实现了太阳光全光谱的充分转换和利用；本专利技术采用一体优化设计，集成了真空玻璃高绝热和隔音功能，兼顾了光伏发电性能和可见光透光性能，在通过薄膜发电的同时保证窗户的采光与视野，并具备自清洁功能。并且，与一般真空玻璃窗相比，本专利技术集成了光伏薄膜，能通过主动发电进一步减排CO2，提升综合效能，更有利于新型绿色节能建筑组件的推广；与夹层真空光伏玻璃窗相比，本专利技术的光伏层置于真空玻璃的外侧，避免了光伏组件工作时对真空环境的干扰(放气和热辐射)，保证了真空玻璃的性能和使用寿命；与夹层中空光伏玻璃窗相比，本专利技术在达到同等绝热性能的条件更轻质，没有结露现象，具有更高的使用寿命，且具有更好的透光性能。附图说明图1为本专利技术实施例1中实现全太阳光谱管理的光伏真空窗的结构示意图；其中，1为第一玻璃，2为第二玻璃，3为第三玻璃，4为支撑柱，5为封接焊料，6为抽气孔，7为纳米光催化薄膜，8为第一透明电极，9为光伏薄膜，10为第二透明电极，11为夹胶层。具体实施方式本专利技术提供了一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层；所述光伏发电层包括依次设置的第一透明电极、光伏薄膜和第二透明电极；所述光伏薄膜为透光性光伏薄膜；所述自洁净功能层包括由内向外依次设置的第三玻璃和纳米光催化薄膜。本专利技术提供的实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层。本专利技术提供的实现全太阳光谱管理的光伏真空窗包括真空玻璃层。在本专利技术中，所述真空玻璃层优选包括第一玻璃、第二玻璃以及第一玻璃和第二玻璃之间形成的真空层。本专利技术对所述第一玻璃和第二玻璃的材质没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备真空玻璃的材质即可。在本专利技术中，所述第一玻璃和第二玻璃的材质独立地优选为钠钙玻璃或钢化白玻璃。本专利技术对所述第一玻璃、第二玻璃和真空层的厚度没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空玻璃的厚度即可。在本专利技术中，所述第一玻璃和第二玻璃的厚度优选为3～5mm，更优选为4mm。在本专利技术中，所述真空层的厚度优选为0.2～0.5mm。在本专利技术中，所述第一玻璃和第二玻璃之间优选通过焊接进行密封；所述焊接的材料优选为多组分玻璃或低熔点金属。在本专利技术中，所述第一玻璃和第二玻璃之间优选设置有支撑柱。在本专利技术中，所述支撑柱的材质优选为气凝胶、不锈钢和陶瓷合金中的一种或多种，更优选为气凝胶。在本专利技术中，所述气凝胶与其他材料相比具有更好的绝热性能，同时不影响真空光伏窗的机械性能。在本专利技术中，所述支撑柱优选为外径为0.5～0.6mm和内径为0.3～0.4mm的空心圆柱。本专利技术对所述支撑柱的数量没有特殊的限定，能够实现支撑效果即可。在本专利技术中，所述支撑柱的分布优选为正方点阵，所述点阵的间距优选为30～50mm。在本专利技术中，所述支撑柱起支撑作用，使第一玻璃和第二玻璃之间形成真空的空间。在本专利技术中，所述真空层中优选设置有吸气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层；所述光伏发电层包括依次设置的第一透明电极、光伏薄膜和第二透明电极；所述光伏薄膜为透光性光伏薄膜；所述自洁净功能层包括由内向外依次设置的第三玻璃和纳米光催化薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种实现全太阳光谱管理的光伏真空窗，包括由内向外依次设置的真空玻璃层、光伏发电层和自洁净功能层；所述光伏发电层包括依次设置的第一透明电极、光伏薄膜和第二透明电极；所述光伏薄膜为透光性光伏薄膜；所述自洁净功能层包括由内向外依次设置的第三玻璃和纳米光催化薄膜。2.根据权利要求1所述的光伏真空窗，其特征在于，所述光伏薄膜对可见光的透光率为25％以上，光伏薄膜的光伏转换效率为6％以上。3.根据权利要求1或2所述的光伏真空窗，其特征在于，所述光伏薄膜的材质为单结非晶硅或单结微晶硅薄膜电池、微晶/非晶叠层薄膜和透明有机光伏材料中的一种。4.根据权利要求3所述的光伏真空窗，其特征在于，所述光伏薄膜的厚度为0.5μm以下。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：董仕节，廖军，吕辉，陈本源，王辉虎，成纯富，胡玥，李劲，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42