新能源背景下2.0 mm超白壓延玻璃研發(fā)與生產(chǎn)工藝研究

蘇從含

摘 要：伴隨光伏新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，光伏超白壓延玻璃生產(chǎn)效率和相關(guān)技術(shù)得到進(jìn)一步提升。文章對新能源背景2.0 mm超白壓延玻璃研發(fā)進(jìn)行了介紹，并對2.0 mm超白壓延玻璃的生產(chǎn)工藝進(jìn)行探討和研究。

關(guān)鍵詞：超白玻璃；生產(chǎn)工藝；質(zhì)量要求

新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，使得太陽能超白玻璃的生產(chǎn)中出現(xiàn)了壓延工藝技術(shù)[1]，利用該工藝生產(chǎn)出來的超白玻璃也叫太陽能超白壓延玻璃，這種玻璃具有高太陽能透過比、低吸收比、低反射比、低含鐵量、高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，其透光率甚至達(dá)到91.6%以上，在太陽能領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。對于保護(hù)太陽能電池，提高光電轉(zhuǎn)換率有著十分重要的意義，是太陽能光熱、光電組件理想的封裝材料。超白玻璃主要是通過浮法工藝生產(chǎn)的一種新型高檔玻璃品種，其具有優(yōu)越的物理、機(jī)械及光學(xué)性能特點(diǎn)使其在玻璃家族有“水晶王子”之稱。超白壓延玻璃可以說是超白玻璃的升級版，是光伏新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，在新能源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。為此，對2.0 mm超白壓延玻璃研發(fā)方案以及超白玻璃生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究分析是非常有意義。

1 2.0 mm超白壓延玻璃研發(fā)方案

超白壓延玻璃在太陽能電池的封裝面板中得到廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)方案也是非常復(fù)雜的。普通的超白壓延玻璃厚度在2～6 mm，常規(guī)厚度在3.2 mm，本文主要對2.0 mm的超白壓延玻璃的研發(fā)方案進(jìn)行分析，具體如下。

1.1 熔窯系統(tǒng)技術(shù)方案

整個熔窯系統(tǒng)是通過儀表是實(shí)現(xiàn)PID自動控制的，在熔窯系統(tǒng)主要分為熔化區(qū)、冷卻部、通路等，在熔化區(qū)的加熱時一般采用的是重油，而冷卻部、通路采用天然氣和液化氣，火焰方式為馬蹄焰[2]。其中熔窯的不同位置其耐火程度也是不一樣的，在耐火材料時一定要根據(jù)位置來選擇不同的耐火材料砌筑，如熔化部火焰區(qū)壁用41#氧化法電熔錯剛玉磚，蓄熱室格子體選用堿性磚和高密度高鋁磚，冷卻部池壁用33#氧化法電熔錯剛玉磚。

1.2 壓延系統(tǒng)技術(shù)方案

首先，熔窯熔化后的玻璃液會從其尾端溢流口通過溢流格和托磚流到壓延機(jī)的上下壓延輥間，壓延輥中間的冷卻水會對流過的玻璃液進(jìn)行迅速的冷卻，這個時候玻璃液形成塑性狀態(tài)。塑性狀態(tài)的玻璃從正在轉(zhuǎn)動的上下壓輥的間隙出來時就形成了玻璃板，其厚度由上下壓輥的間隙距離決定。然后經(jīng)過托板水箱的冷卻后，通過活動輥道將玻璃板送入連續(xù)退火窯中進(jìn)行自動退火處理。

1.3 冷卻切割技術(shù)方案

在玻璃退火后就要對其進(jìn)行冷卻切割，在這里我們采用的是計算機(jī)控制的自動化切割機(jī)，這種切割機(jī)可以有效保證切割的精度，在切割完成后，再經(jīng)過精確的磨邊加工，從而制成所需的毛坯產(chǎn)品。

1.4 全自動鋼化方案

毛坯產(chǎn)品要進(jìn)行鋼化才能夠形成最終的產(chǎn)品，通常采用的是國際最先進(jìn)的計算機(jī)全自動控制連續(xù)鋼化爐來進(jìn)行2.0 mm鋼化處理，最終制成2.0 mm超白壓延玻璃。最后采用在線透光率檢測儀器來對2.0 mm超白壓延玻璃進(jìn)行檢測。

2 超白玻璃生產(chǎn)環(huán)節(jié)

2.1 原料的質(zhì)量要求

超白玻璃作為一種鈉鈣硅玻璃，其生產(chǎn)工藝與普通的玻璃生產(chǎn)工藝也是存在著很大的區(qū)別的，在超白玻璃生產(chǎn)的過程Fe2O3總含量不高于0.015%，可見，超白玻璃對于原料也是有嚴(yán)格的要求的，特別是原料的種類、化學(xué)成分、水分含量和稱量精度等都有嚴(yán)格的要求。例如在原料的選擇上，普遍玻璃中用到的白云石中由于含鐵量較高，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氫氧化鋁來代替普通浮法玻璃中常用的長石和石灰石，同時要嚴(yán)格控制方解石中的鐵含量。在選擇硅質(zhì)原料時也要嚴(yán)格控制其含鐵量，一般不得大于0.012%，所以選用高精硅砂為佳。另外，在混合料中應(yīng)適當(dāng)添加一定量的焦銻酸鈉添加劑，這樣做的目的是為了進(jìn)一步提高玻璃熔化過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為適宜。總之，不僅要嚴(yán)格控制原料中鐵含量，還要嚴(yán)格控制工藝路線設(shè)計和設(shè)備選型上機(jī)械鐵的引入，以免導(dǎo)致超白玻璃的鐵含量不符合治理要求。

2.2 硅砂加工礦點(diǎn)的考察

在超白玻璃中，硅砂（石英砂）作為最主要的原料，其質(zhì)量的好壞會直接影響到玻璃液及最終產(chǎn)品的質(zhì)量[3]，為此，在選擇硅砂前必須要對硅砂加工礦點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格考察和調(diào)研，確保硅砂加工的質(zhì)量符合超白玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量要求。

2.3 進(jìn)廠原料的運(yùn)輸方式

超白玻璃原料在運(yùn)輸方式上也是非常嚴(yán)格的，主要是因?yàn)樵显谶\(yùn)輸過程中很容易受污染，不同的運(yùn)輸方式都需要使用包裝袋來將原料進(jìn)行包裝才能夠進(jìn)行運(yùn)輸。而鐵運(yùn)方面是最容易受到污染的，一般使用噸袋包裝來進(jìn)行運(yùn)輸，這樣既方便、靈活裝卸，又能夠確保原料不被污染[4]。到了工廠后，要使用叉車或者吊車來對噸袋包裝必須進(jìn)行堆放和倒運(yùn)，同時要確保堆放和儲存場地面積足夠大。另外，對于硅砂的裝卸與貯存宜采用吊車庫方式，這樣可以確保硅砂成份、水分均勻與穩(wěn)定，保證硅砂的質(zhì)量符合要求。

2.4 配合料制備系統(tǒng)的工藝要求

2.4.1 稱量和混合系統(tǒng)的要求

在對超白玻璃各種原料按配進(jìn)行稱量時，一定要滿足其對應(yīng)的稱量精度。為此，要選擇先進(jìn)的稱量系統(tǒng)，在工藝允許的條件下，一定要注意向秤斗加料設(shè)備的加料速度和加料量與配料秤相匹配，為此，就必須要嚴(yán)格控制配料秤的安裝位置、配料秤斗形狀、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及傳感器的精度。為了確保配合料的連續(xù)供應(yīng)和熔窯正常生產(chǎn)，大多數(shù)光伏超白玻璃生產(chǎn)線采用進(jìn)口混合設(shè)備。另外，在采用筒倉方式對配合料儲備時，一定要采取有效的措施來防止配合料結(jié)塊，一般采用的是堵塞出料口來進(jìn)行處理，同時還要保證向熔窯提供的配合料是混合約勻的，是新鮮的配合料，其溫度和濕度都要滿足相關(guān)的要求。

2.4.2 碎玻璃的存放和使用

目前，在我國大部分的玻璃生產(chǎn)廠家對于碎玻璃的管理都不夠重視，在生產(chǎn)的過程中，將各種類型的碎玻璃堆在一起，特別是將正常切裁的邊角玻璃與有質(zhì)量疵點(diǎn)而應(yīng)廢棄的玻璃混合在一起，導(dǎo)致碎玻璃二次污染，還會影響到玻璃的質(zhì)量。為此，玻璃廠應(yīng)建造專門的室內(nèi)碎玻璃堆放場地，同時要采用硬木板與混凝土來隔開周圍墻面，防止雜質(zhì)混入，然后進(jìn)行分類存放。另外，在對碎玻璃進(jìn)行破碎時宜采用輥式破碎機(jī)，這種機(jī)械在工作的過程中帶入的金屬鐵少，且性能好，維護(hù)起來也非常方便。

2.4.3 超白玻璃配料中的微鐵控制過程

超白玻璃的配料過程是十分重要的，對其工藝的要求也非常嚴(yán)格。在超白玻璃的配料過程一定要嚴(yán)格控制二次鐵污染，為此，需要不斷對配料設(shè)計和生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。如提升機(jī)要采用皮帶傳動裝置，料斗材料采用聚乙烯，提升機(jī)的關(guān)鍵機(jī)殼部位采用不銹鋼材料或熱浸式鍍鋅板制作等等。通過對生產(chǎn)工藝過程中的有效設(shè)計，可以有效地避免和控制二次鐵污染，將配料過程二次污染鐵含量控制在0.001 5%～0.002%，配合料Fe2O3總含量控制在0.01%以內(nèi)，這樣才能夠符合超白玻璃的生產(chǎn)要求，最終保障超白玻璃的生產(chǎn)質(zhì)量。

2.5 熔化過程中的要求

2.5.1 熔化過程的控制

超白玻璃熔化過程是非常重要的，其熔化的質(zhì)量會直接影響到后續(xù)的工藝，最終影響到超白玻璃的質(zhì)量。為此，要嚴(yán)格控制其熔化的過程，在實(shí)際的熔化操作中，要確保燃燒過程完全為氧化操作，防止玻璃中的SOX、還原為硫化物等與玻璃中的鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化鐵，從而影響到超白玻璃的質(zhì)量和性能。

2.5.2 澄清質(zhì)量的控制

由于在熔化后超白玻璃液的導(dǎo)熱系數(shù)一般是普通玻璃的3～4倍，所以其澄清的過程是非常困難的，主要是玻璃液中的微氣泡很難排除。加上玻璃熔窯的池底溫度越高，在玻璃原板中殘留的微氣泡就會更多，從而影響到玻璃液澄清與均化效果。因此，為保證澄清的質(zhì)量，可以采取池底鼓泡技術(shù)、增大玻璃液澄清區(qū)域、增加配合料中復(fù)合澄清劑等有效方法來對玻璃液進(jìn)行澄清，同時還可以適當(dāng)延長澄清帶的長度，使深層微氣泡有足夠的時間溢出。將池底設(shè)計為臺階式結(jié)構(gòu)，即將卡脖的入口窯底設(shè)成抬升式斜底，限制了卡脖后的回流，既提高澄清帶表層玻璃液的加權(quán)溫度，又延長了澄清帶表層玻璃液的停留時間[5]，有助于微氣泡的逸出，有效地控制玻璃液中氣泡的形成，從而提高澄清的質(zhì)量，保證超白玻璃的品質(zhì)。

3 結(jié)語

要想提高2.0超白玻璃的品質(zhì)，作為玻璃生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)制定相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)和檢驗(yàn)，因?yàn)槟壳霸谔栯姵夭ＡУ纳a(chǎn)中并沒有相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)可以參照。正因?yàn)槿绱耍谔柲茈姵夭Ａ袠I(yè)生產(chǎn)中沒有統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，嚴(yán)重制約了太陽電池玻璃行業(yè)的發(fā)展。為此，作為玻璃生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)不斷生產(chǎn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，分析和研究一些國外先進(jìn)的太陽電池玻璃生產(chǎn)企業(yè)的成功案例，借鑒他們的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)他們的先進(jìn)技術(shù)，然后結(jié)合自身的實(shí)際情況和要求，制定出符合自身發(fā)展的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)工藝設(shè)計，不斷提高超白玻璃的生產(chǎn)品質(zhì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]方強(qiáng)，操禮標(biāo)，段謙.微鐵高透過率太陽能玻璃用礦物原料制備及配料技術(shù)[J].中國玻璃，2009（1）：3-4.

[2]劉建國.超白壓延玻璃生產(chǎn)線的設(shè)計要點(diǎn)[J].中國玻璃，2008（1）：13-14.

[3]白春嘯.光伏玻璃—下一個瓶頸[J].中國玻璃，2008（6）：44-46.

[4]郝向國，徐美君.壓延玻璃的發(fā)展與市場[C].北京：2009年中國玻璃行業(yè)年會論文集，2009.

[5]左澤方，吳曉，張國紅.低鐵高透過率太陽能玻璃熔窯窯池結(jié)構(gòu)[J].中國玻璃，2009（1）：7-11.