光伏玻璃釉料反射率和附著力的影響因素*

趙田貴

(江蘇拜富科技股份有限公司 江蘇 宜興 214221)

前言

世界各國都將新能源開發提上國家發展戰略層面，其中太陽能是一種綠色能源，人們都在想法設法盡可能最大化地利用太陽能。我國也出臺了一系列政策法規刺激太陽能產業的發展，太陽能光伏產業在國內也進入了高速的發展階段。有些企業為了更加充分地利用太陽能，將光伏玻璃組件由單玻組件升級至雙玻組件，并在電池板玻璃背面涂覆一層白色釉料，該釉料主要具有與玻璃結合性好、化學穩定性好、白度高和反射率高等性能。當光線進入雙玻組件時，使其盡可能的全部反射在電池板上，以提高發電效能[1-2]。

光伏玻璃釉料的反射率直接影響著光伏組件的發電功率，其反射率越高，發電功率越大。光伏玻璃在搬運過程中，難免會有磕碰和摩擦，并且光伏組件在安裝過程中，有多種材料依次組裝，這就要求釉料燒結在光伏玻璃上有一定的附著力，以防被劃傷或剝落。一般情況下，燒結后釉層的反射率越高，其附著力性能較差，反射率較低，則附著力性能較好。這就要求兩者達到平衡，既要有高的反射率，又具有一定的附著力。

1 實驗過程

1.1 實驗用原料

熔劑原料：碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鈣、氧化鋅、硼酸、石英以及氫氧化鋁等；

色劑原料：金紅石型鈦白粉；

連接料：水性調墨油。

1.2 樣品的制備

1.2.1 熔劑制備：

1.2.2 釉料制備：

1.2.3 絲印：

將研磨好的釉料添加適量的稀釋劑，通過網版印刷在玻璃上，然后在150 ℃、3 min～5 min烘干，待用。

1.2.4 燒結：

將印有白色釉料的玻璃直接放入馬弗爐中燒結，保溫120 s左右，立即將玻璃樣品拿出來，冷卻后測試性能。

1.3 實驗內容

1.3.1 熔劑配方組成對釉料反射率和附著力的影響

在前期研究基礎上，本實驗通過以等質量B2O3取代SiO2，X系列配方氧化物組成如表1，其他不變的工藝參數如表2。

表1 X系列配方氧化物組成(%)

表2 工藝參數

由X1、X2、X3、X4和X5熔劑制備的釉料樣品分別對應為A1、A2、A3、A4和A5。

1.3.2 燒結溫度對釉層的反射率和附著力的影響。

取A3樣品在不同溫度下燒結(690 ℃、700 ℃、710 ℃、720 ℃和730 ℃)，其他工藝不變，得到B1、B2、B3、B4和B5樣品。

1.3.3 絲印厚度對釉層的反射率和附著力的影響。

取A3樣品使用不同網目的網版印刷，其厚度控制在15 μm、18 μm、21 μm、24 μm和27 μm，其他工藝不變，得到C1、C2、C3、C4和C5樣品。

1.3.4 性能測試

采用柯尼卡CM-26D測色儀測量反射率，德國BYK5125百格刀測試附著力，濕膜厚度規測試釉層厚度。附著力等級判定方法如表3。

表3 百格刀附著力測試方法

續表3

2 結果與分析

2.1 熔劑配方組成對釉料的反射率和附著力的影響。

A系列樣品的反射率和附著力如圖1，從圖中可知隨著熔劑中B2O3含量的增加，A系列樣品的附著力ASTM等級逐漸提高，但反射率逐漸降低。這是由于B2O3熔融溫度較低，在該配方體系中主要起助熔作用，降低釉料的熔融溫度。A1和A2樣品中SiO2含量較高，B2O3含量較低，其熔融溫度較高，燒結程度較低，故附著力較差(3 B)。由于釉層燒結程度較差，內部結構相對疏松，測試反射率時，其光線在釉層中漫反射和散射程度較大，光線不易透過，故反射率較大(>81.5%)。當SiO2含量降低，B2O3含量升高，如樣品A3和A4的熔融溫度降低，釉層燒結程度較好，其附著力提高到5 B，反射率在>78%。隨著B2O3含量繼續增加，其反射率下降較明顯，主要是由于釉層燒結較透，有部分光線穿透釉層，導致釉層反射率較低(76.7%)。

圖1 A系列樣品的反射率和附著力

2.2 燒結溫度對釉層的反射率和附著力的影響。

B系列樣品的反射率和附著力如圖2，從圖中可知隨著燒結溫度的提高，其反射率逐漸降低，附著力逐漸升高。這主要是由于在較低燒結溫度時(690 ℃)，釉層還未燒熟，故附著力較差(3 B)。隨著燒結溫度升高到700 ℃～720 ℃，釉層燒結程度較好，其與玻璃有反應中間層，具有一定的粘結作用，附著力提高到5 B，反射率保持在78%以上。當燒結溫度繼續提高到730 ℃時，附著力不變，但反射率降低至77%，主要是由于釉層過燒，光線透過較多。

圖2 B系列樣品的反射率和附著力

2.3 絲印厚度對釉層的反射率和附著力的影響。

C系列樣品的反射率和附著力如圖3，從圖中可知隨著釉層厚度的增加，其反射率逐漸升高，附著力保持在4 B以上。當釉層厚度在15 um時，其反射率較低，僅為76.8%。釉層厚度在18 um以上，反射率增加幅度較大，這主要是由于釉層厚度越厚，阻擋光線越多，被反射的越多，故其反射率升高。釉層厚度在30 um時，附著力降低至4 B，這主要是由于釉料在燒結時需要熱量，釉層越厚需要的能量越多，在同等的燒結溫度，即同等的熱量，釉層燒結程度越差，故附著力降低。

圖3 C系列樣品的反射率和附著力

3 結論

光伏玻璃釉料的反射率和附著力隨著熔劑組成配方、燒結溫度以及絲印厚度的變化而變化。熔劑熔融溫度越低，釉層的反射率越高，附著力越差；熔劑熔融溫度越低，則反之。釉料的燒結溫度越低，釉層的反射率越高，附著力越差；燒結溫度越高，則反之。釉料的絲印厚度越薄，釉層的反射率越低，附著力越好；絲印厚度越厚，則反之。但要保證反射率≥78%，附著力ASTM等級：4 B～5 B之間，則需要各工藝參數調節合適。