[发明专利]空间太阳能电池用超薄玻璃防护盖片的改性方法

说明书

技术领域

本发明属玻璃材料领域，特别是涉及一种空间太阳能电池用超薄玻璃防护盖片的改性方法。属于离子交换增强(化学钢化)技术。

背景技术

空间太阳能电池用超薄玻璃防护盖片对电池主体起着物理保护作用，它自身辐照稳定(受到高能辐照时不变暗)，还可滤掉紫外线以防止粘结剂的老化和变黑导致电池失效(其结构如图1所示)，但由于太阳能电池盖片厚度仅约0.08～0.30mm，极易在安装、飞行器升空以及电池工作过程中破裂，玻璃碎片会对太阳能电池直接造成损伤，大大增加成本。同时，盖片玻璃在空间使用过程中，由于受到空间粒子(离子、质子及中子等)的轰击，使玻璃表面的光洁度、透光率等性能受到影响，从而大大降低太阳能电池的光电转换效率。这些都是目前空间太阳能电池盖片面临的主要缺陷，大大影响了太阳能电池的工作效率、使用寿命及其可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空间太阳能电池用超薄玻璃防护盖片的改性方法，本发明操作工艺简便，成本低，显著提高了钢化玻璃盖片的韧性和抗空间粒子轰击的能力，延长其使用寿命，并提高其长期工作可靠性。

本发明的一种空间太阳能电池用超薄玻璃防护盖片的改性方法，包括：

(1)将玻璃防护盖片用有机溶剂清洗干净，充分干燥；

(2)将含有硝酸钾的化学钢化原料在380～460℃高温熔融，并充分搅拌，混合均匀，再将上述玻璃防护盖片使用特制的架台固定，浸入熔融混合液中，在380～460℃条件下，进行30～70min的离子交换处理；

(3)将钢化好的玻璃防护盖片迅速取出，冷却，依次经水、有机溶剂、去离子水清洗，然后烘干制成成品。

所述的步骤(1)中玻璃防护盖片的厚度为0.08mm～0.15mm。

所述的步骤(1)中有机溶剂为乙醇、丙二醇或二甲苯。

所述的步骤(2)中化学钢化原料为：(1)100质量份数的硝酸钾KNO₃；(2)98.0-99.8质量份数的硝酸钾KNO₃与0.2-2.0质量份数的硝酸钠NaNO₃的混合物；(3)98.1-98.9质量份数的硝酸钾KNO₃、0.1-1.9质量份数的氢氧化钠NaOH与0.2g-1.0g铝粉的混合物。

本发明目的在于利用特定的工艺对空间用太阳能电池超薄玻璃盖片进行离子交换处理，大大提高超薄玻璃的韧性，约比原片玻璃提高60％以上，同时提高其耐受离子束等空间粒子轰击的性能。从而有效减少玻璃盖片在太阳能电池组件安装过程中的破损而对电池主体造成损害，由此大大降低空间用太阳能电池的制备成本；同时，经该工艺处理的玻璃盖片将会明显延长电池在空间的使用寿命并提高其长期工作可靠性，具有非常重要的实际意义。

该方法还可以广泛推广到各种Na₂O-SiO₂系薄片玻璃的增强和增韧。不仅可以显著提高玻璃的强度，而且能够保持玻璃玻薄片的尺寸精度并且，避免光学畸变，具有优异的实用价值。

附图说明

图1为太阳能电池结构示意图

有益效果

(1)本发明操作工艺简便，成本低，减少玻璃盖片对电池的损害；

(2)钢化玻璃盖片的韧性显著提高，透光率、尺寸精度保持完好，提高了玻璃抗空间粒子轰击的能力和长期工作可靠性，延长了使用寿命。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一

利用硝酸钾KNO₃ 100wt％，按照前述步骤(1)—(3)对玻璃盖片进行离子交换处理。其中处理温度为400℃，离子交换时间为70min。得到的样品分别测试各种性能。

利用Perkin Elimer动态热机械性能分析仪(DMA 7e)对化学钢化玻璃盖片在常温下的弯曲断裂强度进行测试，发现其强度从原片玻璃的124.5MPa提高到572.9MPa，提高近360％。

利用Lambda 35 UV/Vis spectrometer型紫外—可见分光光度计测量原片玻璃、化学钢化玻璃以及分别经过4兆伏加速器离子束分析系统(Ion Beam Analysis System)终端产生的离子束轰击后在300-800nm波长范围内的透过光谱。发现化学钢化玻璃盖片的可见光透过率与原片玻璃的该参数值几乎相等。而经过离子束轰击后，化学钢化玻璃盖片的可见光透过率下降程度(约5.51％)小于原片玻璃的下降量(约9.13％)。

实施例二