Материалы оптического стекла против альтернатив для Производство солнечных элементов и фотовольтаики: практическое сравнение

Всегда существует более одного способа решить оптическую задачу в производство солнечных элементов и фотовольтаики, и варианты не одинаково хороши во всём. В этой статье материалы оптического стекла сравнивается с материалами, процессами и подходами к проектированию, с которыми он конкурирует, по критериям, важным с коммерческой точки зрения: характеристики, долговечность, удельная стоимость и срок поставки.

Материалы оптического стекла в Производство солнечных элементов и фотовольтаики

Для производство солнечных элементов и фотовольтаики это означает конкретный набор требований, а не общее предпочтение качества. Солнечное производство сочетает очень большие площади стекла с жёсткими целевыми ценами и двадцатипятилетней наружной эксплуатацией. Покрытия применяют, чтобы повысить пропускание и снизить загрязнение, а стекло используют как оснастку и защиту в самом производственном оборудовании. Стойкость к ультрафиолету, влажности и термоциклированию — входной билет.

Допуски, которые действительно важны

Стекло покупают и продают по нескольким числам, которые всегда должны присутствовать в заказе на закупку. Допуск на показатель преломления и однородность определяют, насколько исказится волновой фронт; обычно их указывают как разброс показателя преломления по варочной единице. Класс пузырей и включений ограничивает размер и количество внутренних дефектов, что важно при формировании изображения и в лазерных трактах, где пузырь становится местом повреждения. Класс свилей управляет остаточными линиями неоднородности, вызывающими локальный разброс показателя преломления. Для листового и пластинчатого материала механические числа важны не меньше: допуск на толщину, общее отклонение толщины, коробление и шероховатость поверхности. В Производство солнечных элементов и фотовольтаики два атрибута, которые чаще всего пропускают в спецификации и которые чаще всего приводят к отбраковке партии, — это коробление после термической обработки и качество кромки вырезанной заготовки.

Сравнение с альтернативами

Стекло конкурирует с кристаллическими материалами, такими как сапфир, фторид кальция и селенид цинка, с полимерами вроде PMMA и поликарбоната, а также с горячеформованным или литьевым стеклом. Полимеры дешевы и легки, но не держат оптическую плоскостность и царапаются. Кристаллы закрывают спектральные диапазоны, недоступные стеклу, — средний и дальний ИК, — а сапфир добавляет твёрдость и теплопроводность, но при большой наценке и с ограничениями по размеру. Горячеформованное стекло дешево придаёт асферическую форму, но оставляет поверхностную текстуру, которую приходится полировать, когда требуется жёсткая плоскостность. Для плоских, покрытых, размерно точных деталей, из которых состоит большая часть применяемого в Производство солнечных элементов и фотовольтаики, правильно выбранная подложка из оптического стекла остаётся лучшим сочетанием оптического качества, стоимости и надёжности поставок.

Выбор подложки и материала

Практический выбор короче, чем предполагают каталоги. B270 и натриево-известковое стекло закрывают большинство деталей для видимого света и быстро полируются при низкой стоимости. BK7 даёт лучшую однородность и меньшее содержание пузырей для схем формирования изображения, где важен волновой фронт. Borosilicate 3.3 и бесщелочные марки, такие как Eagle XG, добавляют низкое тепловое расширение и служат стандартным выбором для тонких листов и для деталей, которые должны оставаться плоскими при нанесении покрытия или пайке. Плавленый кварц и кварц закрывают УФ- и высокоэнергетические применения, поскольку сочетают пропускание в глубоком УФ с очень высоким порогом лазерного повреждения. Сапфир стоит на другом конце: он почти не царапается, работает вплоть до среднего ИК и проводит тепло, но он анизотропен, дорог и медленно обрабатывается. Синее стекло — особый случай: поглощающий материал, который убирает ближний ИК, пропуская видимый свет.

Что определяет стоимость и срок поставки

Стоимость материала растёт нелинейно с характеристиками, и скачки здесь большие. Переход от натриево-известкового стекла к BK7 примерно удваивает счёт за подложку; переход к боросиликату или Eagle XG удваивает его ещё раз; плавленый кварц и кварц в несколько раз дороже BK7; сапфир при том же размере заготовки может быть на порядок дороже натриево-известкового стекла. Однако эти множители значат куда меньше, чем подразумеваемая ими обработка. Более твёрдые материалы шлифуются и полируются медленнее, сапфир требует алмазного инструмента, а кварц — более длительных циклов нанесения покрытия, поэтому реальная разница в стоимости между двумя вариантами материала обычно в два-три раза больше разницы в цене сырья. В Производство солнечных элементов и фотовольтаики самое дешёвое решение обычно состоит в том, чтобы взять наименее экзотический материал, удовлетворяющий требованиям по пропусканию и нагреву, а сэкономленный бюджет потратить на более строгий контроль.

Требования, специфичные для Производство солнечных элементов и фотовольтаики

Для производство солнечных элементов и фотовольтаики это означает конкретный набор требований, а не общее предпочтение качества. Солнечное производство сочетает очень большие площади стекла с жёсткими целевыми ценами и двадцатипятилетней наружной эксплуатацией. Покрытия применяют, чтобы повысить пропускание и снизить загрязнение, а стекло используют как оснастку и защиту в самом производственном оборудовании. Стойкость к ультрафиолету, влажности и термоциклированию — входной билет.

• Стабильность к УФ и влажности в течение двадцати пяти лет
• Очень большие покрытые площади с равномерными характеристиками
• Гидрофобное или легко очищаемое поведение поверхности
• Стоимость квадратного метра под давлением

Контекст IEC 61215 и IEC 61730 по долговечности модулей, плюс декларации RoHS и REACH для стекла с покрытием.

Данные для выбора одним взглядом

Часто задаваемые вопросы

← Все 200 статей