光伏玻璃压延成型质量影响因素探究

光伏玻璃压延成型质量影响因素探究

陈献珂 张现平 李加起

河南安彩高科股份有限公司 河南安阳 455000

摘要：作为光伏系统的重要构成部分，太阳能光伏玻璃的重要性毋庸置疑，它通过层压入太阳能电池，可以利用太阳辐射发电，并通过相关引流装置以及电缆引出的特种玻璃。太阳能光伏玻璃的结构相对复杂，由低铁玻璃、太阳能电池片、胶片、背面玻璃以及特殊金属导线组成，这对于光伏玻璃的质量有着极高的要求标准，需要严格控制玻璃液温度、压延辊、以及操作工艺，保证光伏玻璃完美成型，质量符合太阳能光热组件的要求。本文主要就光伏玻璃压延成型质量影响因素进行探究。

关键词：光伏玻璃；压延成型；影响因素；具体工艺

引言：

光伏玻璃作为太阳能光热组件的封装材料，也被称之为超白玻璃以及低铁玻璃，具有低铁、超白、高透等显著特点，太阳能光热系统的安全高效运行对光伏玻璃的质量有着严格的要求，玻璃板厚度需要保持一致，成分均匀，表面无残缺，玻璃要具有高透光率、低反射率和低吸收率，无气泡和结石等细小瑕疵，可以最大效率的就行太阳能电池的光电转化率。随着我国的新能源产业的健康稳定发展，太阳能光热系统对于光伏玻璃的质量也会有着更高的要求，需要对其压延成型质量进行严格控制。

1.光伏玻璃性质的基本概述

光伏玻璃是太阳能光热组件的封装材料，可以说是太阳能与电能之间转化最为核心的部分，为了实现太阳能电池光电转化效率的最大化，就需要确保光伏玻璃的板厚保持一致，成分均匀，表面无残留，同时保证高透过率和低反射率和吸收率。现阶段光伏玻璃最为常用的生产方法是压延法，在光伏玻璃的形成过程中，将调整好的高温玻璃液从溢流口留出，通过对辊间隙时，经压延辊转动的摩擦和拉伸，在辊压中形成清晰的压花、经冷却，使高温玻璃带快速定型、平整^[1]。

光伏玻璃的压延成型的技术难点在于玻璃的高温和传热情况相对复杂，无法精确地把控和测量温度，这也会导致玻璃出现各种小的瑕疵，出现成型缺陷影响到玻璃的整体质量。光伏玻璃的缺陷不仅会导致玻璃品质大大降低，还会影响到整体太阳能光热产品的效率和质量。现阶段光伏玻璃压延成型的缺陷主要分为两大类：一类是玻璃自身的缺陷，另一类则是玻璃在成型过程中所产生的缺陷。常见的玻璃成型缺陷包括气泡、结石、条纹和析晶等内部缺陷和光学变形、划伤、厚度偏差、端面缺陷（爆边，缺角）等外部缺陷。 玻璃若出现析晶、气泡等缺陷，会影响玻璃的折射和反射等，对光伏玻璃所需要的优质光学性能和机械性能都有影响。

2.影响光伏玻璃压延成型质量的因素

影响光伏玻璃压延成型质量的因素主要包括玻璃液的温度、压延辊工艺参数和具体的生产条件等。

2.1 玻璃液温度对玻璃质量的影响

光伏玻璃成型过程中，玻璃液温度是产生析晶、厚度差、裂纹等常见缺陷的最重要参数之一。玻璃的析晶又称失透或反玻璃化，是指在一定条件下玻璃熔体释放能量、向晶体转化且最终析出晶体的现象。玻璃析晶时伴有的体积效应会造成玻璃产品外观和质量上的缺陷，同时，晶体的存在使玻璃的热稳定性、物理性能、光学性能等一系列的性质发生改变。一般玻璃的成型黏度范围为103～106.6dPa·s，玻璃析晶的黏度处于103～108dPa·s范围内，玻璃易出现析晶现象^［2］。玻璃液进入压延辊前温度约为1100～1050℃，经辊压后玻璃迅速冷却成形，超白玻璃3mm薄板对应的成型温度为700℃左右。通过联系热处理时梯温炉中电偶所标定的不同位置所指示的温度，在莱兹显微镜下，用计算机图像分析系统和CGPerformance软件来处理。通过观察晶体的析晶程度和形貌特征，测出硼硅酸盐玻璃开始析晶温度为850℃，及玻璃的析晶上限温度、下限温度范围为850～910℃。

因为玻璃的析晶黏度、温度范围分别在其对应玻璃成型黏度、温度范围内，所以在玻璃成型的过程中易发生析晶。 可以通过控制玻璃液温度和冷却速度使玻璃液在其成形操作范围内（玻璃液从溢流口流出到压延结束）不出现析晶，或减少析晶的产生。 玻璃处于介稳定的状态，相同组分的非晶体结构材料能量高于晶体结构的材料，在一定条件下玻璃存在着自发地析出晶体的倾向。 但只有当热力学和动力学条件同时满足时，玻璃向晶相的转变才能发生。

2.2 压延辊工艺参数对玻璃质量的影响

在压延成型过程中，高温玻璃液流动至双辊间隙，通过对辊间隙时被迅速碾压、摩擦、拉伸成型。压延对辊一根为光辊，一根为花辊，经过辊子转动时的摩擦拉伸形成清晰的压花，压辊内通有冷却水道，压延辊与其表面接触的玻璃液进行热交换，形成压延辊冷却系统，使高温玻璃带快速定型、平整。

（1）压延辊的温度和转速。在成型的过程中，玻璃压延成型主要依靠压延辊直接成型，压延辊表面温度是影响压延过程的重要因素。 压延辊表面温度由压延辊内的冷却系统控制，主要受压延辊冷却腔的结构、冷却水温度和速度的影响。压延辊温度过高会发生粘辊，造成光伏玻璃压延变型以及玻璃表面花纹不清晰；压延辊温度过低，又会导致玻璃平板表面出现冷纹。

（2）辊距及辊间隙入料量

调节两个压延辊之间的距离是为了适应不同厚度产品的要求，压延辊的辊距与所需产品的厚度大致相同。压延辊的辊间隙入料量直接影响平板玻璃的质量，入料量过多，玻璃表面易出现云纹和毛糙并容易产生气泡，同时还会使玻璃与压延辊粘附力减小。而入料太少，玻璃平板会因压力不足出现表面粗糙。压延辊在工作时承受着很大的横压力，可能使压延辊产生弹性变形。压延辊变形所产生的挠度致使辊子间隙沿辊筒长度方向发生变化，从而使所压延的玻璃随之也呈现相应的厚度不一的断面形状。

2.3 生产条件对玻璃压延的影响

唇砖位于压延辊前端，与高温玻璃液直接接触，是压延成型过程中影响玻璃板的关键设备。唇砖材质质量或安装若出现问题可能会导致平板玻璃出现隐线、气泡、流筋等瑕疵，对光伏玻璃的产品质量有很大影响。唇砖材料尽量采用较低膨胀系数、气孔率低的耐火材料，如刚玉砖和硅线石材料。刚玉砖和硅线石比一般唇砖材料在和玻璃液接触时透出气泡率会大幅降低。生产线使用的唇砖，有整体的、有分体拼接而成的，若成型过程中使用整块唇砖，其生产和更换过程中易出现裂纹，会导致出现气泡率增加。若成型过程中使用由砖块拼接而成的唇砖，由于唇砖的热胀冷缩会导致砖块的接缝变化，接缝变化可能会造成玻璃出现纵向线道。当成型过程中使用由多块砖拼接成的唇砖时，必须关注唇砖接缝，力求无缝拼接，过渡要圆滑，避免拼装的砖块受到温差影响造成光伏玻璃出现隐线缺陷。因唇砖使用的材料易受侵蚀，在使用过程中如果控制不当，会因玻璃液温度变化而长期受侵蚀产生裂纹造成玻璃节瘤。压延机的制造与安装精度、压延机传动时系统的振动、弹性变形及啮合精度低等不良因素，也会使压延玻璃出现沿纵向长厚薄不同的情况。

3.结束语

光伏压延玻璃质量问题的产生与其成型工艺过程紧密相关，影响压延成型件质量的因素包括从压延过程中的玻璃熔体温度、压延辊的表面温度、压延辊转速、压延辊间隙及入料、工作条件等，玻璃生产情况会随以上因素变化而产生相应的变化，对于玻璃压延成型过程造成的玻璃缺陷，可以通过调整生产参数或采取相应措施得到改善或消除。

参考文献：

[1] 黄帆.光伏玻璃在建筑领域中的应用[J].玻璃.2021.48(03):44-47.

[2] 盛洁.光伏玻璃压延成型关键技术问题的研究[D].河南工业大学.2019.

[3] 盛洁,耿铁,胡金中,王仕琪,袁鱼滔.光伏玻璃压延成型质量影响因素探究[J]. 硅酸盐通报.2019.37(09):2830-2833+2840.

[4] 胡金中.光伏玻璃压延成型的有限元模拟及质量控制研究[D].河南工业大学.2019.