新能源背景下2.0,mm超白压延玻璃研发与生产工艺研究
时间：2020-03-31 05:16:02 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：伴随光伏新能源产业的发展，光伏超白压延玻璃生产效率和相关技术得到进一步提升。文章对新能源背景2.0 mm超白压延玻璃研发进行了介绍，并对2.0 mm超白压延玻璃的生产工艺进行探讨和研究。
关键词：超白玻璃；生产工艺；质量要求
新能源技术的不断发展，使得太阳能超白玻璃的生产中出现了压延工艺技术[1]，利用该工艺生产出来的超白玻璃也叫太阳能超白压延玻璃，这种玻璃具有高太阳能透过比、低吸收比、低反射比、低含铁量、高强度等优异性能，其透光率甚至达到91.6%以上，在太阳能领域得到广泛的应用。对于保护太阳能电池，提高光电转换率有着十分重要的意义，是太阳能光热、光电组件理想的封装材料。超白玻璃主要是通过浮法工艺生产的一种新型高档玻璃品种，其具有优越的物理、机械及光学性能特点使其在玻璃家族有“水晶王子”之称。超白压延玻璃可以说是超白玻璃的升级版，是光伏新能源产业发展的产物，在新能源领域具有广阔的应用前景。为此，对2.0 mm超白压延玻璃研发方案以及超白玻璃生产工艺进行研究分析是非常有意义。
1 2.0 mm超白压延玻璃研发方案
超白压延玻璃在太阳能电池的封装面板中得到广泛的应用，其技术方案也是非常复杂的。普通的超白压延玻璃厚度在2～6 mm，常规厚度在3.2 mm，本文主要对2.0 mm的超白压延玻璃的研发方案进行分析，具体如下。
1.1 熔窑系统技术方案
整个熔窑系统是通过仪表是实现PID自动控制的，在熔窑系统主要分为熔化区、冷却部、通路等，在熔化区的加热时一般采用的是重油，而冷却部、通路采用天然气和液化气，火焰方式为马蹄焰[2]。其中熔窑的不同位置其耐火程度也是不一样的，在耐火材料时一定要根据位置来选择不同的耐火材料砌筑，如熔化部火焰区壁用41#氧化法电熔错刚玉砖，蓄热室格子体选用碱性砖和高密度高铝砖，冷却部池壁用33#氧化法电熔错刚玉砖。
1.2 压延系统技术方案
首先，熔窑熔化后的玻璃液会从其尾端溢流口通过溢流格和托砖流到压延机的上下压延辊间，压延辊中间的冷却水会对流过的玻璃液进行迅速的冷却，这个时候玻璃液形成塑性状态。塑性状态的玻璃从正在转动的上下压辊的间隙出来时就形成了玻璃板，其厚度由上下压辊的间隙距离决定。然后经过托板水箱的冷却后，通过活动辊道将玻璃板送入连续退火窑中进行自动退火处理。
1.3 冷却切割技术方案
在玻璃退火后就要对其进行冷却切割，在这里我们采用的是计算机控制的自动化切割机，这种切割机可以有效保证切割的精度，在切割完成后，再经过精确的磨边加工，从而制成所需的毛坯产品。
1.4 全自动钢化方案
毛坯产品要进行钢化才能够形成最终的产品，通常采用的是国际最先进的计算机全自动控制连续钢化炉来进行2.0 mm钢化处理，最终制成2.0 mm超白压延玻璃。最后采用在线透光率检测仪器来对2.0 mm超白压延玻璃进行检测。
2 超白玻璃生产环节
2.1 原料的质量要求
超白玻璃作为一种钠钙硅玻璃，其生产工艺与普通的玻璃生产工艺也是存在着很大的区别的，在超白玻璃生产的过程Fe2O3总含量不高于0.015%，可见，超白玻璃对于原料也是有严格的要求的，特别是原料的种类、化学成分、水分含量和称量精度等都有严格的要求。例如在原料的选择上，普遍玻璃中用到的白云石中由于含铁量较高，在超白玻璃中就不使用白云石。也可以使用方解石和化工原料氢氧化铝来代替普通浮法玻璃中常用的长石和石灰石，同时要严格控制方解石中的铁含量。在选择硅质原料时也要严格控制其含铁量，一般不得大于0.012%，所以选用高精硅砂为佳。另外，在混合料中应适当添加一定量的焦锑酸钠添加剂，这样做的目的是为了进一步提高玻璃熔化过程的澄清效果和增加玻璃的白度，每付料中投放3.8～4.0 kg为适宜。总之，不仅要严格控制原料中铁含量，还要严格控制工艺路线設计和设备选型上机械铁的引入，以免导致超白玻璃的铁含量不符合治理要求。
2.2 硅砂加工矿点的考察
在超白玻璃中，硅砂（石英砂）作为最主要的原料，其质量的好坏会直接影响到玻璃液及最终产品的质量[3]，为此，在选择硅砂前必须要对硅砂加工矿点进行严格考察和调研，确保硅砂加工的质量符合超白玻璃生产的质量要求。
2.3 进厂原料的运输方式
超白玻璃原料在运输方式上也是非常严格的，主要是因为原料在运输过程中很容易受污染，不同的运输方式都需要使用包装袋来将原料进行包装才能够进行运输。而铁运方面是最容易受到污染的，一般使用吨袋包装来进行运输，这样既方便、灵活装卸，又能够确保原料不被污染[4]。到了工厂后，要使用叉车或者吊车来对吨袋包装必须进行堆放和倒运，同时要确保堆放和储存场地面积足够大。另外，对于硅砂的装卸与贮存宜采用吊车库方式，这样可以确保硅砂成份、水分均匀与稳定，保证硅砂的质量符合要求。
2.4 配合料制备系统的工艺要求
2.4.1 称量和混合系统的要求
在对超白玻璃各种原料按配进行称量时，一定要满足其对应的称量精度。为此，要选择先进的称量系统，在工艺允许的条件下，一定要注意向秤斗加料设备的加料速度和加料量与配料秤相匹配，为此，就必须要严格控制配料秤的安装位置、配料秤斗形状、结构设计以及传感器的精度。为了确保配合料的连续供应和熔窑正常生产，大多数光伏超白玻璃生产线采用进口混合设备。另外，在采用筒仓方式对配合料储备时，一定要采取有效的措施来防止配合料结块，一般采用的是堵塞出料口来进行处理，同时还要保证向熔窑提供的配合料是混合约匀的，是新鲜的配合料，其温度和湿度都要满足相关的要求。
2.4.2 碎玻璃的存放和使用
目前，在我国大部分的玻璃生产厂家对于碎玻璃的管理都不够重视，在生产的过程中，将各种类型的碎玻璃堆在一起，特别是将正常切裁的边角玻璃与有质量疵点而应废弃的玻璃混合在一起，导致碎玻璃二次污染，还会影响到玻璃的质量。为此，玻璃厂应建造专门的室内碎玻璃堆放场地，同时要采用硬木板与混凝土来隔开周围墙面，防止杂质混入，然后进行分类存放。另外，在对碎玻璃进行破碎时宜采用辊式破碎机，这种机械在工作的过程中带入的金属铁少，且性能好，维护起来也非常方便。
2.4.3 超白玻璃配料中的微铁控制过程
超白玻璃的配料过程是十分重要的，对其工艺的要求也非常严格。在超白玻璃的配料过程一定要严格控制二次铁污染，为此，需要不断对配料设计和生产工艺进行优化。如提升机要采用皮带传动装置，料斗材料采用聚乙烯，提升机的关键机壳部位采用不锈钢材料或热浸式镀锌板制作等等。通过对生产工艺过程中的有效设计，可以有效地避免和控制二次铁污染，将配料过程二次污染铁含量控制在0.001 5%～0.002%，配合料Fe2O3总含量控制在0.01%以内，这样才能够符合超白玻璃的生产要求，最终保障超白玻璃的生产质量。
2.5 熔化过程中的要求
2.5.1 熔化过程的控制
超白玻璃熔化过程是非常重要的，其熔化的质量会直接影响到后续的工艺，最终影响到超白玻璃的质量。为此，要嚴格控制其熔化的过程，在实际的熔化操作中，要确保燃烧过程完全为氧化操作，防止玻璃中的SOX、还原为硫化物等与玻璃中的铁发生化学反应生成硫化铁，从而影响到超白玻璃的质量和性能。
2.5.2 澄清质量的控制
由于在熔化后超白玻璃液的导热系数一般是普通玻璃的3～4倍，所以其澄清的过程是非常困难的，主要是玻璃液中的微气泡很难排除。加上玻璃熔窑的池底温度越高，在玻璃原板中残留的微气泡就会更多，从而影响到玻璃液澄清与均化效果。因此，为保证澄清的质量，可以采取池底鼓泡技术、增大玻璃液澄清区域、增加配合料中复合澄清剂等有效方法来对玻璃液进行澄清，同时还可以适当延长澄清带的长度，使深层微气泡有足够的时间溢出。将池底设计为台阶式结构，即将卡脖的入口窑底设成抬升式斜底，限制了卡脖后的回流，既提高澄清带表层玻璃液的加权温度，又延长了澄清带表层玻璃液的停留时间[5]，有助于微气泡的逸出，有效地控制玻璃液中气泡的形成，从而提高澄清的质量，保证超白玻璃的品质。
3 结语
要想提高2.0超白玻璃的品质，作为玻璃生产企业应制定相关的质量标准，严格按照质量标准进行生产和检验，因为目前在太阳电池玻璃的生产中并没有相关的国际标准可以参照。正因为如此，在太阳能电池玻璃行业生产中没有统一质量标准和规范，严重制约了太阳电池玻璃行业的发展。为此，作为玻璃生产应当不断生产中总结经验，分析和研究一些国外先进的太阳电池玻璃生产企业的成功案例，借鉴他们的质量标准，引进他们的先进技术，然后结合自身的实际情况和要求，制定出符合自身发展的质量标准和生产工艺设计，不断提高超白玻璃的生产品质。
[参考文献]
[1]方强，操礼标，段谦.微铁高透过率太阳能玻璃用矿物原料制备及配料技术[J].中国玻璃，2009（1）：3-4.
[2]刘建国.超白压延玻璃生产线的设计要点[J].中国玻璃，2008（1）：13-14.
[3]白春啸.光伏玻璃—下一个瓶颈[J].中国玻璃，2008（6）：44-46.
[4]郝向国，徐美君.压延玻璃的发展与市场[C].北京：2009年中国玻璃行业年会论文集，2009.
[5]左泽方，吴晓，张国红.低铁高透过率太阳能玻璃熔窑窑池结构[J].中国玻璃，2009（1）：7-11.
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