硅-钠-钙玻璃片制造技术

技术编号:5402699 阅读:157 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及具有钠钙硅类型组成的玻璃片,其包含下列成分,其浓度在下面限定的重量限值内变化:Fe2O3(总铁)??0至0.02%;和K2O??????????1.5至10%。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅-钠-钙玻璃片本专利技术涉及具有高的可见光和红外辐射透射性质的玻璃片。尽管不限于这种用途,但本专利技术更特别参照能通过“浮”法(其在于在熔融金属(特别地锡)浴上倾倒熔融玻璃)获得的玻璃片进行描述。在玻璃以覆盖光伏电池或太阳能电池的玻璃片形式进行使用的用途中,重要的是 所用玻璃具有极高的可见光和/或红外辐射透射,特别高于90%,因为电池的量子效率强 烈地受到由玻璃造成的可见光或红外辐射的透射降低(即使极低)影响。可见光或红外线范围内的透射通常以透射系数(facteur detransmission)的形 式表示,所述透射系数在将给定的光谱分布和任选人眼灵敏度计入考虑的情况下在光谱的 特定部分中积分各波长的透射。为了量化玻璃在可见光范围内的透射,由此定义光透射系 数,其被称作光透射,通常缩写为“IV”,其在380和780mm之间计算并被简化为3. 2毫米玻 璃厚度,同时考虑如由IS0/CIE 10526标准定义的发光体D65和如由IS0/CIE 10527标准 定义的C. I. E. 1931标准色度观察者。为了量化玻璃在包括可见光和太阳红外线(也称作 “近红外”)范围内的透射,定义能量透射系数,其被称作“能量透射”,缩写为“TE”,其根据 ISO 9050标准计算并被简化为3. 2毫米玻璃厚度。已知最大地降低玻璃中的总氧化铁含量以达到高于90%的1\和Te值。氧化铁在 玻璃工业中所用的大多数天然原材料(砂、长石、石灰石、白云石等)中作为杂质存在,其在 可见光和近紫外线范围内同时吸收(由于高铁离子Fe3+产生的吸收),且尤其在可见光和 近红外线范围内吸收(由于亚铁离子Fe2+产生的吸收)。对于普通的天然原材料,氧化铁 的总重量含量为大约0. 1% (IOOOppm)。但是,大于90%的透射要求将氧化铁含量降至小于 0. 02%或200ppm,或甚至小于0. 01% (IOOppm),这要求选择特别纯的原材料并提高最终产 品的成本。为了进一步提高玻璃的透射,也已知优先降低亚铁含量而非降低三价铁含量,因 此氧化该玻璃中存在的铁。因此,以具有尽可能最低的“氧化还原作用(redox),,(理想地 为0或接近0)的玻璃为目标,氧化还原作用被定义为FeO(亚铁)的重量含量与总氧化铁 (以Fe2O3形式表示)的重量含量的比率。这一数值可以在0至0. 9之间变化,0氧化还原 作用相当于完全氧化的玻璃。对于尽可能氧化氧化铁已经提出各种解决方案。例如从US 6844280中获知向玻 璃中加入氧化铈(CeO2)。但是,氧化铈会成为所谓的“曝光过度(solarisation)”的过程的 起因,其中在吸收紫外辐射后玻璃的透射极大降低。也已知向玻璃中加入氧化锑(Sb2O3)或 氧化砷(As2O3)——传统上用作玻璃精炼剂(affinant)并具有将铁氧化的特性的氧化物。 例如在申请US 2006/249199中描述了使用Sb203。但是,这些氧化物经证实与玻璃的浮法 不相容。据显示,在锡浴的非氧化所必须的还原条件下,这些氧化物中的一部分挥发,随后 冷凝在形成的玻璃片上,造成不合意的混浊。本专利技术的目的因此是克服上述缺点和提供新型玻璃片,其光透射和能量透射极 高,使得其在本专利技术中能够用于制造光伏电池。为此,本专利技术的一个主题是玻璃片,其化学组成是钠钙硅类型的并包含下列成分,所述成分含量在下面定义的重量限值内变化Fe203 (总铁)0 至 0.02%;K201.5 至 10%。Fe203代表氧化铁的总含量,无论氧化程度如何。该玻璃片特别能够在熔融锡浴中通过浮法获得。“钠钙硅类型的组成”被理解为是指包含二氧化硅(Si02)作为成形氧化物(oxide formateur)以及氧化钠(氢氧化钠,Na20)和氧化钙(石灰,CaO)的组成。这种组成优选 包含下列成分,所述成分的含量在下面定义的重量限值内变化Si0260-75%A12030-10%B2030-5%,优选 0CaO5-15%MgO0-10%Na205-20%BaO0_5%,优选0。玻璃组合物中铁的存在可能是作为杂质来自原材料,或来自旨在将玻璃着色的有 意添加。铁已知以高铁离子(Fe3+)和亚铁离子(Fe2+)的形式存在于玻璃的结构中。Fe3+离 子的存在赋予该玻璃极轻微的黄色着色并使其能够吸收紫外辐射。Fe2+离子的存在赋予该 玻璃更显著的蓝绿着色并诱发红外辐射的吸收。这两种形式的铁含量的提高加强可见光谱 末端的辐射的吸收,这种效应的发生损害光透射。在本专利技术中,Fe203 (总铁)含量优选小于或等于0. 015%,特别地0. 01 %,以限制 光透射和能量透射。对于本专利技术人显而易见的是,K20含量的提高(尤其牺牲Na20含量)能够获得极高 的透射。就本专利技术人所知,从未证实过这种现象,其可归因于铁原子化学环境的改变。这种 作用看似仅在缺乏铁的玻璃中出现。申请人提交的申请EP 688 741事实上指出,K20含量 的提高在含有0. 02%至0. 2%氧化铁的玻璃中更恰当地说具有提高红外辐射吸收的作用。 通常以小于或0. 5%的含量存在于钠钙硅玻璃中的氧化物K20 —般作为由原材料如长 石或霞石正长岩提供的杂质进行处理。K20含量优选大于或等于2%或甚至3%,特别地4%或5%。出于主要与成本相关 的原因,K20含量优选小于或等于8%或甚至7%。3%至5%的含量经证实特别有利。K20含量与Na20含量的比率优选大于或等于0. 1,特别地0. 2,和/或小于或等于 1。作为玻璃的氧化-还原态的指标的氧化还原作用(r6dox)优选小于或等于0. 1,或 甚至0. 07,甚至0. 05,以使玻璃的透射最大化。本专利技术的玻璃片对于3. 2毫米厚度优选具有至少91 %,特别地91. 1 %,甚至 91. 2%或91. 3%,甚至91. 4%或91. 5%的光透射1\。有利地,其对于3. 2毫米厚度仍具有至少91%,特别地91. 5%,或甚至91. 2%或 91. 3%,甚至91. 4%或91. 5%的能量透射Te。这些值接近于未经减反射处理的玻璃的理论极限值,因为钠钙硅玻璃的一面的反射系数为大约4%,即两面都计入考虑时为8%。未经减反射处理的钠钙硅玻璃因此不能具 有高于92%的透射。本专利技术的玻璃片的组成优选包含含量为0. 1至2%的氧化钨(WO3)。氧化钨显示出能够氧化铁,由此降低Fe2+离子的含量。就本专利技术人所知,这种作用 从没证实过,并且看起来仅在极其缺乏氧化铁的玻璃的情况下存在。此外,这种氧化物与玻 璃浮法完全相容,且由此制成的玻璃没有表现出曝光过度。氧化钨优选由白钨矿(其是钨 酸钙)提供。为使其作用最大化,WO3含量优选大于或等于0. 2%,或甚至0. 3%,甚至0. 4%或 0.5%。但是,据显示,超出一定值时,氧化作用饱和。考虑到这种氧化物的成本,其含量优 选小于或等于0.9%,或甚至0.8%,甚至0.7%。大约0.3至0.5%的含量是优选的。WO3 代表该玻璃中氧化钨的总含量,无论钨离子的氧化程度如何。WO3含量优选为0.2至1%,特别地0.3至0.7%或0.3至0.5%。大约0.35%的含量是优选的。在本专利技术范围中,一种特别优选的组成包含下列成分,其含量在下面定义的重量限值内变化F本文档来自技高网...

【技术保护点】
尤其能通过在熔融锡浴上的浮法获得的玻璃片,其化学组成是钠钙硅类型的并包含下列成分,所述成分的含量在下面定义的重量限值内变化:Fe↓[2]O↓[3](总铁)0至0.02%;和K↓[2]O1.5至10%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:D萨乔特O辛托拉
申请(专利权)人:法国圣戈班玻璃厂
类型:发明
国别省市:FR[法国]

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