Просветляющие покрытия для защитных стекол солнечных элементов

• Автор: Немкова, Анастасия Александровна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ для ЗАЩИТНЫХ СТЕКОЛ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1 Солнечные элементы

1.1.1 Конструкция солнечного элемента

1.1.2 Технология солнечных элементов

1.2 Получение просветляющих покрытий методом золь-гель технологии

1.2.1 Основы метода

1.2.2 Способы нанесения покрытий

1.3 Получение просветляющих покрытий

1.3.1 Травление пленки в кислоте
1.3.2 Сочетание пленкообразующих растворов с кислотным и основным катализом
1.3.3 Добавление полимера в пленкообразующий раствор
1.3.4 Просветляющие покрытия на основе фторидов металлов
1.3.5 Просветляющие покрытия на основе полимеров
1.4 Просветляющие покрытия в солнечной энергетике
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
2 ВЫБОР ПРОСВЕТЛЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЗАЩИТНОГО СТЕКЛА СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА
2.1 Характеристики солнечного излучения
2.2 Описание положения Солнца
2.2.1 Система углов Земля-Солнце
2.212 Система углов наблюдателъ-Солнце
2.3 Энергия солнечного излучения
2.4 Выбор конструкции просветляющего покрытия

2.5 Определение эффективности просветляющего покрытия при различных условиях освещенности
2.6 Результаты расчетов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Покрытия из растворов с кислотным и щелочным катализом
3.2 Покрытия из комбинированных растворов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Введение
Актуальность темы работы
Альтернативные и возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнечного света, гидро- и геотермальная энергия, во всем мире привлекают все больше внимания. Растущий интерес к ним вызван экологическими соображениями, с одной стороны, и ограниченностью традиционных земных ресурсов — с другой. Особое место среди альтернативных и возобновляемых источников энергии занимают фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии. В настоящее время в общественном сознании крепнет убежденность в том, что энергетика будущего должна базироваться на крупномасштабном использовании солнечной энергии, причем в самых разных ее проявлениях. Солнце — это огромный, неиссякаемый, абсолютно безопасный источник энергии, в равной степени всем принадлежащий и всем доступный.
Для регионов с низкой интенсивностью солнечного излучения актуальной задачей является увеличение эффективности работы солнечных батарей. Это достигается за счет нанесения просветляющих покрытий на защитные стекла или непосредственно на фронтальную поверхность солнечных элементов.
Инженеры и производители солнечных элементов уже определили, что максимальная эффективность солнечных элементов достигается при таком положении, когда солнечные лучи перпендикулярны их поверхности. Остается открытым вопрос, какова эффективность солнечных элементов при углах падения отличных от нормального, и какова зависимость между углом падения и вырабатываемой при этом энергией. Предложенные в литературе критерии оценки эффективности основаны либо на практических испытаниях элементов в различных условиях (оценивается значение тока короткого замыкания), либо на теоретических соотношениях, учитывающих потери на отражение в солнечном элементе или изменение потока солнечного

подложек до 99 % в ультрафиолетовой области спектра. Размер частиц MgF2 составлял 10 — 20 нм.
В работе [53] описывается способ получения пористых просветляющих покрытий CaF2 с помощью золь-гель метода с использованием органических добавок (аминоспирты и высокомолекулярные спирты). Наилучшие результаты получены при добавлении циклогексанола.
Количество добавляемой органики варьировалось. Пленки отжигались при температуре 500 °С. Процедура повторялась с целью увеличения количества слоев. Пористость возникала за счет испарения органических компонентов при отжиге.
1.3.5 Просветляющие покрытия на основе полимеров
В работе [54] была разработана гибридная композитная система, состоящая из матрицы на основе оксида кремния, внедренной во фтористый органический полимер.
Пористая матрица включает в себя наночастицы диоксида кремния, связанные между собой силоксаном. Золь был получен гидролизом тетраэтилортосиликата в чистом этаноле с использованием основания в качестве катализатора. В основной среде гидролиз органосилоксановых полимеров преобладает над процессом конденсации. Содержание оксида кремния составляет 3,3 %, который представляет собой монодисперсные сферические частицы диаметром около 20 нм. Фтороуглеродный полимер Teflon® AF 2400 с показателем преломления 1,29 прозрачен в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Его использование позволяет значительно улучшить механические свойства покрытия. Для повышения адгезии между органическими и неорганическими составляющими был использован органосилан.
Полученное покрытие получило название Flucosil. Температура отжига не превышала 120 °С, поэтому его можно наносить как на стеклянные, так и