Ingegneria del vetro – V.M. Sglavo – UNITN 2011
Vetrate con funzionalità innovative
Vetro autopulente - “self cleaning”
rivestimento a base di TiO2 idrofilico!
e con effetto fotocatalitico!
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Ossido di titanio (TiO2) - anatase!
λ < 400 nm (UV)
banda di conduzione
Eg = 3 eV
O2-
e-
TiO2
banda di valenza
vetro
O2- + 2 H2O  4 OH-
ossidazione fotocatalitica
(no CH4 o C-F)
Ti - OH
superidrofilicità
λ < 400 nm
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Vetro idrofobico (water-repellent)
rivestimento nanostrutturato!
foglia di loto
20 µm
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fluorosilani “self-assembling molecules (SAM)”
CF3 - (CF2)n - Si - Cl3 + H2O 
CF3 - (CF2)n - Si - (OH)3 + HCl 
CF3 - (CF2)n - Si - O - Si - vetro
superidrofobicità
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Vetro auto-oscurante
OFF
ON
cristalli liquidi - rivestimento elettrocromico (WO3)
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trasparente!
traslucido!
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vetri foto-elettrocromici!
WO3 + nX+ ne- 
trasparente colorato
X = H, Li, Na, K, …
XnWO3
n = 0 – 0.3
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Vetrate fotovoltaiche
Biblioteca Pompeu Fabra de Mataró, Catalunya, España
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n-type Si
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Vetro e fotovoltaico
vetro
supporto
protezione
dispositivo solare
energia Ingegneria del vetro – V.M. Sglavo – UNITN 2011
Sistemi
Si cristallino vetro
supporto
Vetro:
efficienza
13-19%
Δλ
400-1150 nm
connettori elettrici
rivestimento AR
cella solare c-Si
PVB/EVA
low iron con superficie strutturata (trasmissione > 91%)
" con rivestimento AR (trasmissione > 94%)
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Vetro con superficie strutturata
Vetro antiriflesso (no per PV!)
n elevato
λvisibile/4
Vetro antiriflesso (OK per PV!)
n limitato
Vetro comune
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Si amorfo a 0ilm sottile vetro
vetro - supporto
rivestimento AR
a-Si
Vetro anteriore:
efficienza
6-10%
Δλ
400-1000 nm
TCO
PVB/EVA
TCO
low iron con superficie strutturata (trasmissione > 90%)
" con rivestimento AR (trasmissione > 94%)
importanza del TCO (transparent conducting oxide)
Vetro posteriore: vetro chiaro comune
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CdTe a 0ilm sottile efficienza 9-11%
Δλ
400-900 nm
vetro
vetro - supporto
rivestimento AR
CdTe
Vetro anteriore:
CdS
TCO
EVA
TCO
low iron con superficie strutturata (trasmissione > 90%)
" con rivestimento AR (trasmissione > 94%)
importanza del TCO (transparent conducting oxide)
Vetro posteriore: vetro chiaro comune
Ref: MRS Bullettin, 32, Marzo 2007, p. 246
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Aspetti critici
Solarizzazione: perdita di trasmittanza per esposizione alla luce solare specifici ossidi (ossigeni non pontanti) nel vetro
vetro float
4 MnO + As2O5  2Mn2O3 + As2O3
fenomeno poco noto!
Ref: J. AM. Ceram. Soc., 33[8], 1950, p. 253
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Durabilità chimica: attacco chimico da parte dell’acqua - scambio ionico
(Si-O- Na+)vetro + H2O  (Si-OH)vetro + NaOH
- leaching
(Si-O- Na+)vetro + (Si-OH)vetro  (O-Si-O)vetro + NaOH
- dissoluzione
Si-O-Si + OH-  Si-OH + Si-O-
- weathering
2NaOH + CO2  NaHCO3, Na2CO3 + H2O
(Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O)
incrostazioni, microfessure
- soiling
adsorbimento di particelle di polvere
rivestimenti AR + autopulenti Ref: Glass Science, 2nd ed., R.H. Doremus, Wiley, 1994, p. 221