影响光伏玻璃透过率原因分析与对策

影响光伏玻璃透过率原因分析与对策

王俊宏 张旭

河南安彩高科股份有限公司 河南省安阳市 455000

摘要：光伏玻璃又称超白玻璃，狭义上说，光伏玻璃是适用于光伏组件和光热组件的玻璃。广义上说，光伏玻璃是应用于光伏组件一体化部件和薄膜电池组装方面的玻璃。研究表明，太阳能电池光电转换效率增加1个百分点，发电成本降低7%，光伏玻璃的透射率在光伏发电组件中起着非常重要的作用。它是影响光伏组件光电转换效率的重要因素，也是光伏玻璃制造商和光伏组件企业非常关注的因素。

关键词：光伏玻璃；透过率；原因分析；对策

引言

随着全球能源需求的增加，太阳能作为一种不可再生和清洁的能源受到高度重视。过去30年来，太阳能光伏发电在大学研究和商业化领域迅速发展。预计到2040年，太阳能将成为世界上最大的电力来源，太阳能光伏发电能力将占世界发电量的15%至20%，届时将会大大降低碳排放量，同时在保护环境方面会发挥越来越重要的作用。光伏玻璃透过率的高低直接影响光伏发电的效率，研究光伏玻璃透过率的影响因素，提高光伏玻璃的透过率对提高光伏组件的发电效率有重大的意义。

1、影响光伏玻璃透过率的原因

在入射光通量自被照面或介质入射面至另外一面离开的过程中，投射并透过物体的辐射能与投射到物体上的总辐射能之比，称为该物体的透过率。光是一种电磁波，当光照射到玻璃表面上时，会发生反射、散射、吸收、投射。要想提高光伏玻璃的透过率，就要想办法减少光的反射、散射和吸收。影响光伏玻璃透过率的因素主要有：玻璃铁含量、熔窑的作业制度、玻璃的花型、厚度。

1.1玻璃中的铁含量

在生产光伏玻璃的原材料中，含有杂质的原材料一般有石英砂、白云石、石灰石等。这些原材料中的着色元素会大大降低光伏玻璃的透过率。而光伏玻璃原料中的石英砂占比又很高，可达70%左右，因此石英砂中的铁含量的高低对光伏玻璃的透过率有致命的影响。

1.2熔窑的作业制度

光伏玻璃中影响透过率的其实是制品中的铁离子对光的吸收从而降低了透过率。铁在玻璃中主要有两种价态，即Fe²⁺和Fe³⁺,玻璃的颜色主要取决于两者在玻璃中的比例状态，当Fe²⁺占比较大时，光伏玻璃会呈现蓝绿色，当Fe³⁺占比较大时，光伏玻璃则会呈现黄绿色或黄色，Fe²⁺对可见光的吸收能力约为Fe³⁺的10倍。故在玻璃的熔化过程中如何最大程度的减少Fe²⁺离子的生成，增加玻璃中的Fe³⁺占比，对提高玻璃的透过率有至关重要的作用。光伏玻璃的熔制时间和温度、窑内的气氛、原料中纯碱含量的高低、拉引量的变化都会影响玻璃的透过率。

1.3玻璃的花型

我们利用几何光学理论中的折射、反射及全反射定律分析可见光透射玻璃板的情况，通过作图分析上述正六边形花型两种状况的下辊压制出的光伏玻璃原片的折射、反射及全反射现象。即当下辊花型饱满、平滑时，压制出的对应玻璃板下板凹坑为饱满、平滑孔洞形。当下辊花型尖锐、突兀时，压制出的对应玻璃板下板凹坑为突兀、尖锐的孔洞形。

从理论上也能解释这一现象，当光线从玻璃板表面透射入玻璃板下表面时，根据光线的折射、反射原理，一部分光会被玻璃板下板面反射回来，造成白白的能量损失。如何减少进入到玻璃板中的光的反射损失，对透过率的提升也有很大的作用。

1.4玻璃的厚度

当光线通过玻璃板时，部分光被玻璃本身吸收，玻璃板厚度越厚，光被吸收的越多。相反，玻璃板厚度越薄，光被吸收的越少。下表列出了不同厚度的光伏玻璃的透过率。

2、提高光伏玻璃透过率的措施

2.1 减少玻璃制品中的铁含量

减少玻璃制品中的铁含量，最主要的措施是控制好源头，避免过多的铁被带入到窑炉。

首先应严格控制原材料中的铁含量，石英砂的铁含量应控制在120PPM以下。其次做好碎玻璃的清洁管控工作，碎玻璃料仓底部及侧壁要铺设耐磨防尘

板，以减少铁斗的磨损。

第三，严禁将含铁物质扔入碎玻璃料仓中。在碎玻璃和粉料的运输途中，可以多增加除铁装置，电磁除铁效果更好，要安排好人员定期确认除铁状况及除铁数量。

第四，维修人员在修理设备，特别是进行电焊作业时，要提前进行防护，避免将焊渣、电焊条、螺丝等金属制品调入料仓中。

2.2优化熔窑作业制度

熔窑的作业制度主要包括温度、压力、气氛等。适当的熔制温度、稳定的压力和中后部的氧化气氛都可以增加光伏玻璃的透过率。

由于光伏玻璃的特殊性，窑炉的热点温度要比普通玻璃窑炉的热点温度高，一般应保持在1580℃以上。我公司一台250吨窑炉自5月28日开始，金山纯碱与中源纯碱开始混合使用，再加上5月22日对投料机现场开度的调整，泡界线开始变短，热点手测温度由5月底的1585℃左右降低到最低时的1570℃，目前手测温度在1576℃，相比5月底仍低了9℃左右。

从下图可以看出，热点手测温度及热点区域碹顶温度降低后，两线透过率均出现了下降，工艺上分析认为本次透过率的降低与热点温度的降低有直接的关系。

增加熔窑后部及澄清部的氧化气氛，通过玻璃液流的流动，在氧的作用下，玻璃中的二价铁离子能够更多的变成三价铁离子，这样就可以减少二价铁离子对可见光的吸收，对应的增加了玻璃的透过率。

2.3改变压延辊花纹形状及深度，提高透过率

压延辊花纹一般有圆头深花纹和平头深花纹，使用圆头深花纹压延辊时，透过率一般在91.6%左右，后生产线尝试改用浅花纹的压延辊，透过率相比之前提高了0.2%左右，但原片花纹深度改变幅度太大将影响组成组件后粘结强度，2019年曾因花纹深度浅被用户提出抱怨，所以单纯的改变花纹深浅行不通。工艺人员又开始尝试平头深花纹，下辊花纹深度0.16mm，压制成原板玻璃花纹深度0.03-0.04mm，玻璃花纹深度比正常圆头花纹小0.01mm，透过率T值91.70比圆头深花纹高0.1%，且洗下辊后透过率没有明显下降。因此使用平头深花纹压延辊生产的玻璃透过率高，且对组件几乎没有影响。

2.4玻璃镀膜

根据漫反射原理，光伏玻璃表面的制绒处理在一定程度上降低了光线的反射率，在此基础上再镀制一层减反射的增透膜，可使其具有在各种角度入射条件下都具有较高的太阳能透过率且防止光污染，达到比较高的太阳能转化效率。

目前的镀膜玻璃生产中，镀膜一般有提拉法、辊涂法，辊涂法又分为钢化前镀膜和钢化后镀膜两种生产工艺，采用比较多的是钢化前镀膜。其电池组件增益效率一般可以提高2.2%以上。

结束语

通过对影响光伏玻璃透过率的因素进行汇总分析，为同行实际生产提供了一定的指导意义。为光伏发电的大规模应用，降低光伏发电单位成本提供了可行的办法。

参考文献

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[3]赵彦钊.殷海荣.主编.玻璃工艺学[M].北京化工出版社.2006.07

[4]周禾.等.超白玻璃增透（凝胶）技术探讨[C].2009年中国玻璃行业年会