太陽(yáng)能玻璃的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用分析

    玻璃護(hù)罩型太陽(yáng)能集熱器，一般又可分為平板型太陽(yáng)能集熱器和真空管式集熱器兩種。這兩種太陽(yáng)能集熱器裝置的外部結(jié)構(gòu)所用的蓋板及罩管大多采用玻璃材料制成。

    平板型太陽(yáng)能集熱器主要由集熱器的吸熱板、平板玻璃蓋板、隔熱保溫層、加熱介質(zhì)管及外殼框架等五大部分組成。其中平板玻璃蓋板尤為重要，多為經(jīng)加工的強(qiáng)化玻璃（鋼化玻璃），具有耐風(fēng)壓、耐積雪、提高性能以防污染和防止日照引起熱裂損等作用。通常使用的平板玻璃蓋板厚度為3.2毫米；面積一般為90厘米×180厘米平，均光透過(guò)率為85％。另外，15％為反射（約8％）和吸收損失。全部上為加大光透過(guò)率，正研制開(kāi)發(fā)使用鐵含量低的玻璃（Fe2O3為0.01％～0.05％）和經(jīng)化學(xué)腐蝕處理的玻璃，使其平均光透過(guò)率由85％提高到91％。

    真空管式集熱器主要由外管、集熱板、加熱介質(zhì)內(nèi)管等三大部分組成，這種真空式集熱器中使用的平均光透過(guò)率高達(dá)91％的鈉鈣玻璃管，厚度為2.0毫米，外徑為8～10厘米，長(zhǎng)270厘米。真空式集熱器的玻璃管和金屬部件直接封接或通過(guò)熔塊過(guò)渡進(jìn)行間接封接。為使集熱板在高真空內(nèi)保持長(zhǎng)時(shí)間，玻璃管大多采用膨脹系數(shù)為98×10－7／℃的鈉鈣玻璃（熒光燈管玻璃）與釬焊銅管的金屬（＃426合金）部件封接。

    太陽(yáng)能集熱器使用玻璃材料不僅可大量降低成本，而且熱穩(wěn)定性等良好，平板式集熱器中集熱板空燒溫度達(dá)160℃～180℃，真空玻璃管式集熱器空燒溫度高達(dá)230℃～270℃，管式的沒(méi)有對(duì)流和熱傳導(dǎo)引起的熱損失，真空絕熱效果比平板式更為顯著。但通過(guò)對(duì)比及計(jì)算，相同集熱面積的集熱器的成本，平板式和真空式之間幾乎一樣。其主要原因是采用了不可缺少的玻璃材料，太陽(yáng)能集熱器制造商們十分注重集熱器配套用玻璃的選擇，尤其是從不同厚度及不同性能（低鐵玻璃）的選擇玻璃尤為重要。

    玻璃制造商已熟練地對(duì)2～3毫米薄玻璃進(jìn)行物理或化學(xué)鋼化處理，不僅光透過(guò)率仍保持較高值，而且使玻璃的強(qiáng)度提高為普通平板玻璃的3～4倍。薄玻璃經(jīng)過(guò)鋼化處理后，在太陽(yáng)能利用中以薄代厚并達(dá)到相對(duì)降低玻璃鐵含量，提高光透過(guò)率及減輕太陽(yáng)能集熱器的自重及成本，不僅切實(shí)可行，而且效果明顯。為了減少玻璃表面光反射率，玻璃制造商們通過(guò)物化處理方法，對(duì)玻璃表面進(jìn)行一些減反射工藝處理，可制成“減反射玻璃”，其措施主要是在玻璃表面涂布一層薄膜層，可行之有效地減少玻璃的反射率。此薄膜層又稱之為減反射涂層。這種在玻璃表面制備的減發(fā)射層，可采用真空沉積法、浸蝕法和高溫?zé)Y(jié)法等工藝得以實(shí)現(xiàn)。據(jù)悉，玻璃制造商們選用浸蝕法工藝為多。該工藝是指浸涂硅酸鈉與化學(xué)處理相結(jié)合制備減反射玻璃，作太陽(yáng)能集熱器蓋板用，既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)便，其工藝流程大致如下：玻璃原片→洗滌→干燥→浸入硅酸鈉溶液→提取玻璃→低溫烘干（或自然風(fēng)干）→二次化學(xué)處理→提取并烘干→檢驗(yàn)（透光率、反射率及膜厚）→包裝→出廠該工藝方法可使玻璃透光率比原先提高4％～5％；如3毫米光透過(guò)率由原來(lái)80％提高到85％，折射率較高的白質(zhì)玻璃（含鐵量較低），光透過(guò)率可從原來(lái)86％提高到91％。這種涂層與玻璃能夠牢固地結(jié)合，其耐磨性經(jīng)測(cè)試表明十分良好。另?yè)?jù)報(bào)道，美國(guó)發(fā)明的一種合成玻璃新工藝，用配置的金屬氧化物組成的膠狀物涂布于玻璃表面，作為玻璃的減反射層。這種被稱之為薄膜玻璃保護(hù)層還可用來(lái)涂布到太陽(yáng)能裝置上面，形成了一層特殊的保護(hù)層作用。

    日本、美國(guó)等玻璃工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)這種減反射玻璃，不僅大量應(yīng)用做太陽(yáng)能集熱器的蓋板玻璃，而且廣泛用作太陽(yáng)能電池的制造配套用玻璃材料之一。

    日本采用浸蝕法（氟硅酸產(chǎn)生的化學(xué)法使玻璃反射率降到2％，效果較好）玻璃光透過(guò)率可提高到90％以上，并制成3毫米厚尺寸為1000毫米×2000毫米的半鋼化玻璃做太陽(yáng)能集熱器的玻璃蓋板，上市后受到太陽(yáng)能制造商的歡迎。

    目前歐美國(guó)家用于集熱器的玻璃其含鐵量為0.01％，當(dāng)玻璃厚度為3毫米時(shí)，光透過(guò)率可高達(dá)90％以上。據(jù)報(bào)道，在美國(guó)的皮爾金頓LOF公司已向北美市場(chǎng)投放其生產(chǎn)的低鐵浮法玻璃。產(chǎn)品已廣泛用于顯示器面板、光電模板、儀表蒙面玻璃、太陽(yáng)能玻璃及影視快窗玻璃、高等商店櫥窗等，其玻璃厚度為2～12毫米。該低鐵浮法玻璃在歐洲市場(chǎng)上十分走俏，尤其是用于太陽(yáng)能裝置的配套材料，更為搶手。