شیشه خورشیدی اساساً از شیشه طرحدار بسیار شفاف، با مواد خام اصلی شامل ماسه کوارتز، خاکستر سودا، سنگ آهک، دولومیت و سولفات سدیم ساخته شده است. برخلاف شیشههای معماری معمولی، شیشههای خورشیدی برای بهبود راندمان تبدیل سلولهای فتوولتائیک باید ضریب عبور نور بسیار بالایی داشته باشند. با کاهش آهن موجود در مواد خام (معمولاً کمتر از 150 پی پی ام)، شیشه خورشیدی می تواند جذب نور خورشید را کاهش دهد و اجازه می دهد انرژی بیشتری به شیشه نفوذ کند و به اجزای فتوولتائیک زیرین برسد.
اجزای اصلی و ساختار شیشه خورشیدی
شیشه خورشیدی نه تنها یک سپر محافظ برای قطعات فتوولتائیک است، بلکه یک عنصر کلیدی در بهبود راندمان تولید برق است. اجزای اصلی و فرآیند تولید آن به شرح زیر است:
1. مواد اولیه اولیه
ماسه کوارتز کم آهن: این مهم ترین ماده خام است. شیشه معمولی سبز به نظر می رسد زیرا حاوی ناخالصی های آهن است، در حالی که شیشه خورشیدی از شن و ماسه کم آهن با خلوص بالا استفاده می کند که تقریباً کاملاً شفاف است.
شارها و تثبیت کننده ها: خاکستر سودا برای کاهش نقطه ذوب ماسه سیلیس استفاده می شود، در حالی که سنگ آهک باعث افزایش پایداری شیمیایی و استحکام فیزیکی شیشه می شود.
2. ساختار نوری ویژه
برای به حداکثر رساندن استفاده از انرژی خورشیدی، شیشه های خورشیدی معمولاً از طرح های زیر استفاده می کنند:
درمان منبت کاری (سطح بافت): یک الگوی هرمی شکل یا بافت خاص بر روی سطح شیشه فشار داده می شود که بازتاب چشمی را کاهش می دهد و باعث انتشار نور فرودی می شود و طول مسیر نور را بر روی سلول های خورشیدی افزایش می دهد.
پوشش ضد انعکاس (AR Coating): یک پوشش دی اکسید سیلیکون به ضخامت نانومتر بر روی سطح شیشه اعمال می شود که عبور نور را از تقریباً 91٪ به بیش از 94٪ افزایش می دهد.
فناوری اصلی انواع شیشه های خورشیدی
شیشه طرح دار بسیار شفاف (عمدتا برای سلول های سیلیکونی کریستالی استفاده می شود): این در حال حاضر پرکاربردترین نوع شیشه خورشیدی در صنعت فتوولتائیک است. از طریق یک فرآیند منبت کاری خاص، یک بافت خاص (مانند شکل بافتی یا هرمی) روی سطح شیشه تشکیل می شود. این ساختار به طور موثر بازتاب چشمی را کاهش می دهد و بازتاب پراکنده نور را افزایش می دهد و در نتیجه راندمان تبدیل فوتوالکتریک را بهبود می بخشد. علاوه بر این، شیشه های طرح دار دارای استحکام فیزیکی بسیار بالایی هستند و ماده محافظ ترجیحی برای نیروگاه های فتوولتائیک توزیع شده و نیروگاه های زمینی است.
شیشه شناور فوق شفاف (عمدتا برای سلول های لایه نازک استفاده می شود): برخلاف شیشه طرح دار، شیشه فلوت فوق شفاف دارای سطحی بسیار صاف و صاف است. به دلیل فرآیند ساخت آن که صافی بسیار بالایی را تضمین می کند، معمولاً به عنوان بستری برای سلول های خورشیدی لایه نازک استفاده می شود.
در سلول های لایه نازک، لایه نیمه هادی باید مستقیماً بر روی سطح شیشه قرار گیرد، بنابراین نیاز به نیازهای تقریباً سختگیرانه ای برای صافی و شفافیت سطح شیشه دارد. شیشه شناور فوق شفاف کاملاً این نیاز ساخت دقیق را برآورده می کند.
چرا شیشه خورشیدی در صنعت فتوولتائیک حیاتی است؟
با شتاب انتقال انرژی جهانی، تقاضا برای شیشه خورشیدی به افزایش خود ادامه می دهد. این نه تنها نیاز به مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربه (برای مقاومت در برابر تگرگ و طوفان های شن) دارد، بلکه باید مقاومت خوبی در برابر آب و هوا داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که ماژول های فتوولتائیک دارای عمر مفید بیش از 25 سال در محیط های خشن در فضای باز هستند.
علاوه بر این، محبوبیت ماژولهای دو شیشه (شیشههای خورشیدی دو طرفه) باعث پیشرفتهای تکنولوژیکی بیشتر شده است. این ساختار نه تنها استحکام مکانیکی ماژول را افزایش میدهد، بلکه از نور منعکس شده از پشت برای تولید برق استفاده میکند و به طور قابل توجهی کل تولید برق را افزایش میدهد.
درک اینکه "شیشه خورشیدی از چه چیزی ساخته شده است" برای درک بازده تولید برق فتوولتائیک اساسی است. از انتخاب مواد خام با خلوص بالا گرفته تا فرآیندهای پیشرفته پوشش ضد انعکاس، هر پیشرفت تکنولوژیکی به مقرون به صرفه شدن انرژی سبز کمک می کند.
