一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板制造技术

本发明专利技术涉及一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，以及该一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板的制造方法。所述一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板具有多层镀层，其结构为依次具有钢化玻璃、隔热层和表层；所述隔热层为镍磷合金；所述表层为类金刚石玻璃层、类金刚石碳层、或类金刚石玻璃和类金刚石碳交替层叠形成的层；所述太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板制造工艺简单，产品选材范围广，光-热转化效率高，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板
本专利技术涉及一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，特别是一种具有隔热层的太 阳能集热器用钢化玻璃透明盖板。
技术介绍
太阳能热水器的基本部件包括吸热板、透明盖板、隔热层和外壳等几部分。透明盖 板的主要作用在于在保证太阳辐射有效透过的前提下保护吸热板，以防灰尘、雨雪等侵蚀 吸热板导致其损坏。可用于制造透明盖板的材料主要有两大类，即玻璃钢板和钢化玻璃。 玻璃钢板基本结构为玻璃纤维增强透明树脂板，其优点主要包括质轻、易加工成 型、导热率小、耐冲击性强等。但树脂基材在长期光照下、特别是紫外光照射下易于老化，导 致树脂材料的降解，不仅影响其力学性能，也导致玻璃钢板变黄、透光效率降低。 钢化玻璃多选用低铁钢化玻璃，其透光性好、耐候性强。但玻璃材料的导热率高， 难以将热能保存于太阳能集热器内部，导致太阳光集热器光-热转换效率降低；另一方面， 普通的硅酸盐基玻璃耐磨性、耐腐蚀性差，难以抵御灰尘的刮磨和雨水中酸碱物质对其的 腐蚀，结果也是导致透明盖板透光效率降低。
技术实现思路
针对现有技术中钢化玻璃透明盖板的缺陷，本专利技术提出了如下的解决方法，即提 供一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，具有多层镀层，其结构为依次具有钢化玻璃、隔 热层和表层。所述隔热层为镍磷合金。所述表层为类金刚石玻璃层、类金刚石碳层、或类金 刚石玻璃和类金刚石碳交替层叠形成的层。 本领域中已广泛使用化学镀的方法制备镍磷合金镀层，所得镀层均匀性好，附着 性强、耐磨性和耐腐蚀性较高。本专利技术人意外发现，通过在钢化玻璃上增加一层镍磷合金镀 层，不仅可以有效提高钢化玻璃诸如耐磨性、耐腐蚀性等性能，同时能够显著降低具有该镀 层的钢化玻璃的导热率，从而有效抑制了太阳能集热器内部热能通过透明盖板散失。 化学镀镍磷合金可采用本领域常规的方法进行。传统的化学镀配方包括硫酸镍、 磷酸二氢钠和添加剂、稳定剂等，一般在（55-70) ±2°C、pH5. 0-6. 5条件下实现。镀层厚度 可通过化学镀时间和镀层原料周期性补加等方式来实现，这均为本领域技术人员所熟知的 技术操作，一般化学镀时间为〇. 5-2. 5h，镀液原料周期性补加2-8次。 隔热层的厚度对于平衡其透光性和导热率至关重要。镀层过厚，尽管导热率下降， 但透光性也随之下降；镀层厚度不足，则难以有效降低钢化玻璃的导热率。镀层厚度一般应 控制在8-22i!m、优选9-18i!m、进一步优选10-12i!m范围内。 隔热层中，镍磷镀层优选通过刻蚀方法形成多个独立的区间。如此，于隔热层之上 再覆盖表层时，部分表层材料可与钢化玻璃基底直接接触，从而将镍磷镀层分割为多个独 立的区间，不仅提高了镀层的牢固性，也保证了镀层个别区间遭到破坏后其与区间依然可 以维持封闭的状态，从而延长了镀层的寿命。间隙可通过将隔热层完全刻蚀而形成，间隙宽 度优选0. 5-1. 5i!m，所述蚀刻可使用本领域常用的方法，例如全息激光蚀刻（HLE)、溅射与 离子束铣蚀（SME)、高压等离子刻蚀（HPPE)、反应离子刻蚀（RIE)等。 表层位于隔热层相反与玻璃钢板基底的一侧，起到保护隔热层、同时降低钢化玻 璃自爆率的作用。其构成材料包括等离子体聚合物层，具体可以为类金刚石玻璃（DLG)或 类金刚石碳（DLC)。 类金刚石玻璃（DLG)是由碳和硅构成的基本上呈无定形态的玻璃，可任选含有诸 如氢、氮、氧、氟等杂原子；类金刚石碳（DLC)主要由碳原子和氢原子构成。DLG和DLC分子 结构稳定，具有良好的刚性、耐磨性和耐腐蚀性，即使使用非常薄的镀层也能有效防止沙尘 等刮花钢化玻璃、或酸碱等对玻璃钢板的腐蚀。 DLG和DLC层的制备方法可根据本领域技术人员所熟知的方法来实现，例如美国 专利US2007/0020451A1中所公开的方法。 表层可包含一层DLG或DLC，也可为DLG和DLC交替形成的多层表层。表层的厚度 优选 100-300nm、进一步优选 150-200nm。 本专利技术所涉及的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板可通过如下步骤制备： (1)对钢化玻璃进行清洁； (2)在钢化玻璃上通过化学镀的方法形成镍磷镀层，即为隔热层； (3)对隔热层进行蚀刻，将隔热层分割为多个相互独立的区间； (4)在隔热层的上方生成表层。 其中，化学镀液的配方为NiS04 ? 6H2025g/L、NaH2P0425g/L、乙酸钠15g/L、稳定剂 5mg/L，工艺温度55-70°C，pH5. 0-6. 5,化学镀时间为0? 5-2. 5h，镀液原料周期性补加2-8 次。 有益效果 本专利技术的透明盖板使用多层镀层，在生产成本小幅增加的前提下显著降低了透明 盖板的导热率、从而提高了太阳能集热器的光-热转换率，同时延长了产品的使用寿命，其 有益效果包括： 1.可使用市场上易于采购、成本低廉的任何品种钢化玻璃作为基础，通过隔热层 降低其导热率； 2.使用表层同时保护了隔热层和玻璃钢板，表层在隔热层的间隙之间与玻璃钢直 接接触，将隔热层分割为多个区间、分别保护，进一步延长了其寿命。 3.隔热层和表层相互配合，共同提高了太阳能电池板的寿命和光-热转换效率。 【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图。 图中，1、钢化玻璃，2、隔热层，3-1、类金刚石碳层，3-2、类金刚石玻璃层。 【具体实施方式】 实施例1 参照图1，一种太阳能集热器使用的透明盖板，其结构为依次具有玻璃钢板1、隔 热层2和表层3。所述隔热层2为镍磷合金，所述表层3具有一层类金刚石碳层3-1和一层 类金刚石玻璃层3-2。 所述透明盖板可采用以下原料和工艺步骤制备而成： (1)准备1〇_低铁钢化玻璃板，并进行清洁； (2)在低铁钢化玻璃上形成厚度为11ym的镍磷镀层，化学镀液的配方为 NiS04 ? 6H2025g/L、NaH2P0425g/L、乙酸钠 15g/L、稳定剂 5mg/L，具体工艺条件为温 度60°C、pH为5. 5,化学镀时间1. 5h，周期性补加镀液原料4次，即得到隔热层； (3)以高压等离子刻蚀（HPPE)对隔热层进行蚀刻，将隔热层分割为多个相互独立 的区间，各区间的间隙控制在1Um; (4)在隔热层的上方生成表层，在隔热层上依次形成一层类金刚石碳层3-1和一 层类金刚石玻璃层3-2,两层的厚度均控制在90nm，表层总厚度为180nm。 实施例2 与实施例1的区别仅在于，使用相同材质的20mm低铁钢化玻璃，其余与步骤相同。 对比例1 仿照实施例1，采用相同材质的10mm低铁钢化玻璃，仅进行实施例1的步骤（1)和 (4)。 对比例2 仿照实施例2,采用相同材质的20mm低铁钢化玻璃，仅进行实施例1的步骤（1)和 (4)。 以BTC-3型可见光透射率测试仪测定透明盖板透光率。通过准稳态平壁导热测定 法测定透明盖板导热系数U值。结果列于表1。 表 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，其特征在于，所述太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板具有多层镀层，其结构为依次具有钢化玻璃、隔热层和表层，所述隔热层为镍磷合金，所述表层为类金刚石玻璃层、类金刚石碳层、或类金刚石玻璃和类金刚石碳交替层叠形成的层。

【技术特征摘要】
1. 一种太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，其特征在于，所述太阳能集热器用钢化玻 璃透明盖板具有多层镀层，其结构为依次具有钢化玻璃、隔热层和表层， 所述隔热层为镍磷合金， 所述表层为类金刚石玻璃层、类金刚石碳层、或类金刚石玻璃和类金刚石碳交替层叠 形成的层。2. 根据权利要求1所述的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，其特征在于，所述隔热 层厚度为8-22 ii m、优选9-18 ii m、进一步优选10-12 ii m。3. 根据权利要求1所述的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，其特征在于，所述隔热 层通过刻蚀方法形成多个独立的区间，所述刻蚀方法包括全息激光蚀刻（HLE)、溅射与离子 束铣蚀（SME)、高压等离子刻蚀（HPPE)、反应离子刻蚀（RIE)。4. 根据权利要求3所述的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，其特征在于，所述隔热 层的多个独立的区间之间具有间隙，所述间隙通过将增透层完全刻蚀而形成，间隙宽度为 0? 5-L 5 u m〇5. 根据权利要求1所述的太阳能集热器用钢化玻璃透明盖板，其特征在于，所述表...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈廷敏，王学锋，赵宝山，张孝德，李涛，杨德仁，冯光，
申请(专利权)人：宁夏银晨太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64