專利名稱：太陽能光伏汽車玻璃的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能光伏汽車玻璃。
背景技術：
玻璃作為一種透光材料廣泛應用于建筑、汽車等行業(yè)。玻璃技術已經(jīng)完全滲入到了汽車 行業(yè)之中，成為汽車技術領域中不可缺少的一員?，F(xiàn)在，人們總是從汽車安全、節(jié)能、外觀 的角度去研究和開發(fā)汽車玻璃，不斷推出新的品種。汽車玻璃與車身渾然成一體，從視覺上 既感到整體的協(xié)調(diào)和美觀，又可以降低整車的風阻系數(shù)，同時也可以隔熱、防曬，改善汽車 室內(nèi)環(huán)境，節(jié)約能源。
在汽車上，low-E玻璃的隔熱保溫性能可以改善車內(nèi)冬冷夏熱的狀況，并且降低空調(diào)能 耗，從而降低汽車油耗；良好的光學性能夠防止眩光，使駕駛員的眼睛更舒服。另外，在汽 車通透玻璃上采用貼膜(如美國3M公司生產(chǎn)的太陽膜)的方式也常用來解決隔熱保溫和防紫 外的問題，并取得了較好的節(jié)能效果。這些均是從"節(jié)約"能源的思維角度去研究使用汽車 玻璃，而沒有從"開源"、主動利用自然能源去深入研究開發(fā)汽車玻璃。隨著能源緊張、油價 飛漲，汽車能源成了汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的障礙。
以往的一些中國相關研究(中國專利申請，申請?zhí)枮?00510100696.6的"一種太陽 能電池天窗及制作方法"，和專利號ZL 03278117.2的"太陽電池天窗")在太陽電池與 汽車車身結(jié)合方面均不理想。要么制造工藝復雜，難于與汽車車身整體協(xié)調(diào)一致，安裝使用 影響車身外觀；要么安置使用部位也僅僅局限于汽車天窗部分，而往往汽車天窗面積很有限 (根據(jù)車型不同， 一般在0.2-0.5平米面積)，安裝的太陽電池面積小，發(fā)電功率很小也達不 到其專利中所描述的發(fā)電/用電效果；而且很多汽車往往沒有天窗，無法實施，其專利的實施 推廣面也就更小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術方案是提供一種太陽能光伏玻璃。
解決上述技術問題的技術方案如下
太陽能光伏汽車玻璃，包括有作為襯底的鋼化玻璃基層，設在該鋼化玻璃基層上的薄膜 光伏電池層，以及在薄膜電池層上、其與鋼化玻璃基層相接觸的相反面覆蓋有透明樹脂材料 層；薄膜光伏電池層的電極上設有引線。
優(yōu)選地，在透明樹脂材料上再粘接有一層鋼化玻璃層。薄膜光伏電池在兩層鋼化玻璃中
間，成為夾層光伏汽車玻璃，這既保護光伏電池也增加光伏汽車玻璃的強度。薄膜光伏電池 的厚度在微米級，夾層光伏汽車玻璃的厚度也就近似為兩層鋼花玻璃的厚度。相對來說夾層 光伏汽車玻璃的壽命比單層玻璃的光伏玻璃時間要長，可與汽車同壽命(IO年以上)。
所述薄膜光伏電池為非晶硅薄膜光伏電池或CuInSe (銅銦硒)、或CuInGaS (銅銦鎵硫) 等其他可制作于玻璃襯底上的薄膜光伏電池，其中，所述薄膜光伏電池是通過輝光放電法、 反應濺射法、化學氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法或熱分解硅垸法沉積制作在作為襯底的鋼化玻 璃上。更優(yōu)選為，所述薄膜光伏電池主要是通過PECVD (等離子體增強化學氣相沉積法)方 法沉積在作為襯底的鋼化玻璃上。
所述太陽能光伏汽車玻璃經(jīng)過激光蝕刻工藝制作出10%或更高的可見光透過率，以滿足 汽車駕駛的采光與視覺的要求。
所述電極的引線與充放電控制盒相連接，該充放電控制盒為多模式電壓輸出(如3.5V ， 5V， 12V等)以及多類型外接接口型，以滿足汽車電器的供電需要，可為汽車用電負載的多 種接口的如手機、MP3、蓄電池等進行充電。
本發(fā)明太陽能光伏汽車玻璃除具有傳統(tǒng)汽車玻璃隔熱保溫、防紫外的功效，而且還可以 通過太陽光發(fā)電為車內(nèi)的用電器提供用電(如汽車音響、GPS導航儀、MP3、 MP4、手機、 車內(nèi)照明、甚至汽車啟動蓄電池等)。該太陽能光伏汽車玻璃不僅是汽車的標準配件，更可以 是捆綁在汽車上的隨身移動電源，即使汽車停下來，只要放置在戶外，這種光伏汽車玻璃在 陰天也能給汽車蓄電池、電器提供電力。本發(fā)明專利所采用的薄膜光伏電池和制造工藝可適 合于除汽車前擋玻璃(前擋對可見光透過率要求高，不低于70%)外的任何部位玻璃，克服
了以往太陽光伏電池無法與汽車車身完美結(jié)合或不滿足可見光透過率要求的弊端。
本發(fā)明工藝簡單成本低，有好的發(fā)電性能，與車身結(jié)合渾然一體，不影響外觀，具有廣闊 市場前景。其主要具有以下優(yōu)點
(1) 具有隔熱防曬、防紫外功能，可達到普通防曬防紫外汽車玻璃的功效。
(2) 安置面積大(可達車身玻璃面積的50%或更多)，可為汽車車載電器提供較充足用電， 可以降低汽車能耗以及減少二氧化碳排放，環(huán)保節(jié)能。
(3) 薄膜太陽電池全年發(fā)電均勻，弱光發(fā)電性能好，可以直接制作在汽車玻璃上，具有一 定透光率，滿足汽車內(nèi)部對視覺光線的要求。
(4)克服晶硅電池不能大面積應用與不具透光率要求的弊端，可與車身渾然一體，成為汽 車零部件的標準配件。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明在后擋風玻璃上應用示意圖。
具體實施例方式
實施例
1.太陽能光伏汽車玻璃
如圖1所示，太陽能光伏汽車玻璃，包括有作為襯底的單層鋼化玻璃基層3，以及設在 單層鋼化玻璃基層3上的薄膜光伏電池層2，在薄膜電池層上、其與鋼化玻璃基層相接觸的 相反面覆蓋有透明樹脂材料層1，該薄膜光伏電池層2為非晶硅薄膜光伏電池，非晶硅薄膜 光伏電池的電極上設有兩支引線，充放電控制盒分別與薄膜光伏電池的電極的引線和汽車用 電負載(各種電器、車內(nèi)照明、蓄電池等)相連接，所述的充放電控制盒具有多模式電壓輸 出(如3.5V ， 5V， 12V等)以及多類型外接接口型，以滿足汽車電器的供電需要，可為汽 車用電負載的多種接口的如手機、MP3、蓄電池等進行充電。
所述太陽能光伏汽車玻璃也可如圖2所示，包括有作為襯底的單層鋼化玻璃基層3，以 及設在單層鋼化玻璃基層3上的薄膜光伏電池層2，在薄膜電池層2上、其與鋼化玻璃基層 相接觸的相反面覆蓋有透明樹脂材料層1;在透明樹脂材料1上還粘接有一層鋼化玻璃4層， 該薄膜光伏電池2為非晶硅薄膜光伏電池。非晶硅薄膜光伏電池的電極上設有兩支引線，充 放電控制盒分別與薄膜光伏電池的電極引線和汽車用電負載(各種電器、車內(nèi)照明、蓄電池 等)相連接。
本實施例圖2中，薄膜光伏電池在兩層鋼化玻璃中間，成為夾層光伏汽車玻璃，這既保 護光伏電池也增加光伏汽車玻璃的強度。薄膜光伏電池的厚度在微米級，夾層光伏汽車玻璃 的厚度也就近似為兩層鋼化玻璃的厚度。相對來說夾層光伏汽車玻璃的壽命比單層玻璃的光 伏玻璃時間要長，可與汽車同壽命(IO年以上)。
上述兩種太陽能光伏汽車玻璃的薄膜光伏電池是通過PECVD (等離子體增強化學氣相沉 積法)方法沉積在作為襯底的鋼化玻璃基層上。
本實施例中所述的薄膜光伏電池顏色均勻、具有呈現(xiàn)出茶色的效果，采用蝕刻工藝加工 具有半透明的效果，做成汽車光伏玻璃后其光透過率達到10%或更高，可滿足汽車兩側(cè)車窗 低的透光率要求。且薄膜光伏電池其光吸收系數(shù)大(比晶硅太陽電池大一個數(shù)量級)，厚度小 (在微米級)，其弱光發(fā)電效果較好，同峰值功率下、相同安裝位置全年發(fā)電量比晶硅(單晶 和多晶)太陽電池可多發(fā)電10-20%，即使在陰天或太陽資源不太好的地區(qū)也很適用，其發(fā)電 優(yōu)勢比晶硅太陽電池明顯。尤其是汽車車身的側(cè)面應用，汽車車身側(cè)面部位往往太陽不能直 射，光線弱，薄膜太陽電池也能很好的發(fā)電。而傳統(tǒng)的晶硅光伏電池盡管目前效率比薄膜光 伏電池高，但不具透光性，而且對太陽光的照射角度非常敏感，對于汽車這種運動機器，其 車身玻璃受光面是隨機變化的，即使停下來其受光面也非最佳位置，其實際發(fā)電量卻比同功 率的薄膜光伏電池低，其材料的厚度與機械強度也很難與車身玻璃渾為一體，影響外觀，不 可能大面積應用于目前汽車車身玻璃，只能是小面積應用或作為附件臨時安裝于汽車的某一 部位。這里的薄膜光伏電池主要采用了PECVD層積工藝，可以直接層積在導電玻璃(先在汽 車用作為襯底的普通鋼化玻璃上制作導電層)上，根據(jù)車身不同部位對玻璃透光率的要求， 可采用激光蝕刻工藝打點，制成不同透光率(如5%、 10%、 15%等)的光伏汽車玻璃，成為汽 車玻璃零配件的標準配件供用戶選用。當然，本實施例的薄膜光伏電池也可為CuInSe (銅銦 硒)、或CuInGaS (銅銦鎵硫)等其他可制作于玻璃襯底上的薄膜光伏電池。也可以通過現(xiàn)有 技術中的輝光放電法、反應濺射法、化學氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法或熱分解硅烷法等方法 制作在作為襯底的普通鋼化玻璃上。
具體制備方法為普通鋼化汽車玻璃成型一玻璃清洗—透明導電層制備—激光劃線—電 池薄膜生長—激光劃線—電極制作—電極激光切割—激光蝕刻打空，保證可見光透過率—初 步測試—焊接引線—封裝(用透明樹脂或在透明樹脂上再加蓋鋼化玻璃密封)老化一最終測 試—光伏汽車玻璃。
2.太陽能光伏汽車玻璃的應用
例如在上海通用凱越1.8L家庭轎車應用。按國家標準，考慮到汽車行駛的安全性，前擋 風玻璃需要高的可見光透過率，因此不考慮采用所述光伏汽車玻璃。汽車左右車門玻璃、后 擋風玻璃、汽車天窗的可見光透過率要求較低，可采用太陽能光伏玻璃。
在天窗玻璃、后車門玻璃及三角區(qū)部分，可全面積安裝上述太陽能光伏汽車玻璃，可見 光透過率10%滿足汽車駕駛要求。安置面積近0.9平方米，太陽電池峰值發(fā)電功率達到35W 左右(以6-7%的效率計)。
在前車窗玻璃，為了避免后視鏡視角遮擋，保證清晰的看到后面的車輛，可將后視鏡的 視角區(qū)域部分保留普通隔熱玻璃(左右共約0. 1平方米)其他部分可做成光伏發(fā)電玻璃(0.45
平方米)。
圖3為本發(fā)明在汽車后擋風玻璃上的應用例子之一。為了不影響后面車輛的視線，必須 保證一定的透光性能。因此可以在后擋玻璃的四周邊緣10公分寬環(huán)形帶做成光伏汽車玻璃 (其面積約為0. 25平方米面積)，或者采用大透過率(2(W或更大)的光伏汽車玻璃。
通過以上幾部分的安裝，其光伏汽車玻璃的應用面積可達到1.6平方米，其太陽電池的 總峰值功率可達60W (按太陽電池5_6%的效率計算)，以目前最高的薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換效率 12-13%計算，總峰值功率可超過100W。比僅僅安裝在天窗部位的發(fā)電功率要大的多，而且陰 天也能發(fā)電，可以基本解決汽車電器(除空調(diào)外)的全部用電問題。與天窗太陽電池更多的 是概念應用，只能解決少量的電器如手機或部分照明等的需要，或者是給汽車蓄電池作一 些養(yǎng)護充電。因為天窗面積有限， 一般用的是高轉(zhuǎn)換效率(目前商業(yè)化產(chǎn)品為15-17%)、低 弱光發(fā)電的晶硅太陽電池，而晶硅電池只有在日照好的地方，或汽車行進中才能較好發(fā)電， 盡管峰值功率接近上面的薄膜電池，但每日的有效發(fā)電時數(shù)較薄膜光伏電池短；而日照不好 的時間更多，其應用特點正好發(fā)揮了薄膜光伏電池的長處。晶硅電池的顏色、厚度(100微 米以上)、機械性能等特點也難于與汽車玻璃完全渾為一體，且外觀效果也差，難于推廣。這 便是晶硅電池只適合于視覺不易看到的天窗部位的原因。
本發(fā)明太陽能光伏汽車玻璃除具有傳統(tǒng)汽車玻璃隔熱保溫、防紫外的功效，而且還可以 通過太陽光發(fā)電為車內(nèi)的用電器提供用電(如汽車音響、GPS導航儀、MP3、 MP4、手機、 車內(nèi)照明、甚至汽車啟動蓄電池等)。
權利要求
1.一種太陽能光伏汽車玻璃，其特征是，包括有作為襯底的鋼化玻璃基層，設在該鋼化玻璃基層上的薄膜光伏電池層，以及在薄膜電池層上、其與鋼化玻璃基層相接觸的相反面覆蓋有透明樹脂材料層；薄膜光伏電池層的電極上設有引線。
2. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能光伏汽車玻璃，其特征是，在所述透明樹脂材料層上還 粘接有一層鋼化玻璃層。
3. 根據(jù)權利要求l所述的太陽能光伏汽車玻璃，其特征是，所述薄膜光伏電池為非晶硅 薄膜光伏電池或CuInSe薄膜光伏電池或CuInGaS薄膜光伏電池。
4. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能光伏汽車玻璃，其特征是，所述電極的引線與充放電控 制盒相連接，該充放電控制盒具有多模式電壓輸出。
5. 根據(jù)權利要求l所述的太陽能光伏汽車玻璃，其特征是，所述電極的引線與充放電控 制盒相連接，該充放電控制盒具有多類型外接接口。
6. 根據(jù)權利要求l一5任一項所述的太陽能光伏汽車玻璃，其特征是，所述薄膜光伏電 池是通過輝光放電法、反應濺射法、化學氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法或熱分解硅烷法沉積制 作在作為襯底的鋼化玻璃上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能光伏汽車玻璃，它包括有作為襯底的鋼化玻璃基層，設在該鋼化玻璃基層上的薄膜光伏電池層，以及在薄膜電池層上、其與鋼化玻璃基層相接觸的相反面覆蓋有透明樹脂材料層；薄膜光伏電池層的電極上設有引線。該光伏汽車玻璃不僅具有隔熱保溫、防紫外的功效，還可以發(fā)電。通過充放電控制裝置可以直接或間接(先給蓄電池充電)為車用電器(如汽車音響、GPS導航儀、MP3、MP4、手機、甚至汽車啟動蓄電池等)供電，而且該光伏玻璃還有一定的可見光透過率，可滿足汽車駕駛的采光與視覺的要求，可大面積與汽車車身玻璃完美結(jié)合、不影響汽車外觀，可以完全取代常規(guī)的車身玻璃成為汽車標準配件，具有廣闊應用發(fā)展前景。
文檔編號H01L31/048GK101188254SQ20071003231
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權日2007年12月10日
發(fā)明者吳昌宏, 張先勇, 杰 舒 申請人:中國科學院廣州能源研究所