太陽光および光起電力製造における光学的課題を解決する方法は常に複数存在し、各選択肢がすべてにおいて同等に優れているわけではない。本稿では、レンズ保護窓を競合する材料・工程・設計アプローチと、商業的に重要な基準—性能、耐久性、単価、納期—に基づいて比較する。
太陽光および光起電力製造におけるレンズ保護窓
太陽光および光起電力製造において、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。太陽光製造は、非常に大きなガラス面積を、攻撃的なコスト目標および25年の屋外暴露と組み合わせる。コーティングは透過率を上げ汚れを減らすために使用され、ガラスは生産装置自体の工具および保護として使用される。紫外線、湿度、および熱サイクル下の耐久性が入場券である。
実際に重要な公差
保護窓は、透過率、平面度、および厚み均一性の順で指定される。透過率はコーティングとともに示されるべきである：可視では両面ARで98%超が正常である。平面度と平行度は、窓が結像経路に置かれるため重要である—くさびはビームを操り、曲面は焦点面をシフトさせるため、わずかなアーク分のくさびでも長焦点距離システムでは重要となり得る。厚み公差は同じ理由、およびシールのためにも重要である。ヘイズは別の仕様であり、決して暗黙にされてはならない。なぜなら優れた透過率と1%のヘイズをもつコーティング部品は、汚れたレンズのように見えるからである。太陽光および光起電力製造において、必要な耐摩耗性を追加し、該当する場合は撥水性コーティングの水接触角を追加する。
代替手段との比較
代替には、無コーティング窓、エッチングされた防眩表面、成形ポリマー窓、および単にレンズを機械的なカバーの後ろに露出させておくことが含まれる。無コーティングガラスは安価で光の約8%を失う；エッチングガラスは透過率を犠牲にしてグレアを散乱させる；ポリマー窓は軽く耐衝撃性があるが容易に傷つき、硬質酸化物コーティングを受けられない。レンズをむき出しにしておくことは、密閉され清潔で保護された筐体でのみ実行可能である。太陽光および光起電力製造を支配する露出した結像システムについては、コーティングされたガラスまたはサファイア窓が、透過率を保持し、環境に耐え、同時に機能的コーティングを担える唯一の選択肢であり続ける。
基板と材料の選定
基板の選択は暴露に従う。B270と超透明フロートガラスは、屋内機器および保護された屋外設置に十分である。ホウケイ酸ガラスは、日光または熱にさらされる部品に熱安定性を追加する。サファイアは、表面が触れられる、引きずられる、または摩耗する場合の選択であり、より遠くまで赤外を透過するが、数倍高価で仕上げが難しい。石英はスペクトル帯域が紫外線に達する場所に現れる。厚みは光学的结果を伴う機械的決定である：厚い窓は衝撃とシール圧力に優しく耐えるが、質量、コスト、および熱慣性を追加し、明るい光学系では焦点をシフトさせ得る。太陽光および光起電力製造において、最も一般的な仕様誤りは、部品が摩耗にさらされる場所でフロートガラスを使用することであり、最も一般的なコスト誤りは、何も触れない場所でサファイアを使用することである。
コストと納期を左右する要因
コストはガラス面積ではなく、コーティングと基板によって支配される。両面広帯域ARコーティングは、通常、それが載る基板よりも高価である。サファイアは材料ラインを倍増させ仕上げ時間を追加し、内面のIRカットなどの機能的コーティングは別の成膜パスを追加する。サイズは部品がチャンバーの均一ゾーンを超える場合に重要となる；複雑な外形はレーザー切断またはCNCプロファイリングを追加する。太陽光および光起電力製造において、実用的なトレードオフは、定期的に交換される安価なコーティングフロートガラスと、製品の寿命まで持続する高価なサファイア窓の間にある—正解は、窓がサービス可能なアイテムか密閉部品かに完全に依存する。
太陽光および光起電力製造に特有の要件
太陽光および光起電力製造において、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。太陽光製造は、非常に大きなガラス面積を、攻撃的なコスト目標および25年の屋外暴露と組み合わせる。コーティングは透過率を上げ汚れを減らすために使用され、ガラスは生産装置自体の工具および保護として使用される。紫外線、湿度、および熱サイクル下の耐久性が入場券である。
- 25年のUVおよび湿度安定性
- 均一な性能をもつ非常に大きなコーティング面積
- 撥水性または易清浄表面挙動
- 圧力下の平方メートルあたりコスト
モジュール耐久性のIEC 61215およびIEC 61730コンテキスト、およびコーティングガラスのRoHSおよびREACH宣言。
選定データ一覧
| パラメータ | 標準値 | 備考 |
|---|---|---|
| 透過率 | 両面ARでT ≥ 98 % | センサ帯域ごと |
| 基板 | B270、ホウケイ酸ガラス、サファイア、石英 | 磨耗環境にはサファイア |
| 厚み | 0.3 - 5 mm | カメラ窓では0.5 - 1.1 mmが標準 |
| ヘイズ | ≤ 0.2 %、通常≤ 0.05 % | 結像に重要 |
| 硬度 | 9H鉛筆、0000スチールウール合格 | 硬質酸化物またはサファイア |
| 水接触角 | >= 100度（撥水性層付き） | 雨水および指紋の除去 |
| 環境 | 塩水噴霧、85/85湿度、UV、-40から+105°C | 暴露に応じてグレード |
| 外形公差 | ±0.05 mm、レーザー切断形状可 | 面取り0.1 - 0.3 mm |
| オプション | IRカットまたはバンドパス機能を統合 | 1つの窓、2つの役割 |
よくある質問
サファイアはいつ追加コストに値しますか？
表面が繰り返し触れられ、引きずられ、または磨耗性粒子にさらされる場合、および窓がサービス可能なコンポーネントではなく密閉されたコンポーネントである場合である。保護された屋内機器については、硬質コーティングされたホウケイ酸ガラスで通常十分である。
窓は赤外線もフィルタできますか？
はい。内面のIRカットまたはバンドパスコーティングにより、1つの部品でレンズを保護しスペクトルを整形でき、これはコンパクトモジュールでの厚みと組立ステップを節約する。
水接触角はどの程度にすべきですか？
優れた撥水性層では100度以上であり、これにより雨や指紋がにじむのではなく流れる。その層は磨耗環境では消耗品であり、通常は耐摩耗性要件とともに指定される。