高反射釉料抗沖擊性能的影響*

趙田貴

(江蘇拜富科技股份有限公司 江蘇 宜興 214221)

近年來隨著光伏行業的高速發展，雙面電池和雙玻組件的技術進步，雙玻電池組件得到了越來越多的應用，需求量也不斷增加。使用普通背板玻璃的雙玻組件因為電池片間隙透光問題，會導致部分光線的流失，光電轉化率降低，于是背板絲印釉料玻璃(簡稱鍍釉玻璃)應運而生[1]。基于電池組件的使用環境，在戶外會遇到砂石、冰雹等惡劣環境，要求玻璃要有良好的抗沖擊性能[2]。

圖1 鍍釉玻璃

由于玻璃尺寸越做越大，組件廠發現背板鍍釉玻璃在安裝成組件以及在做載荷測試過程中，玻璃的破片率越來越高，經濟損失較大。行業中相關技術人員研究發現非鍍釉玻璃經過鋼化后，其抗沖擊強度可以滿足組件廠要求，而鍍釉玻璃的抗沖擊強度大大減弱。這說明玻璃受到高反射釉料的影響，導致其強度的降低。故減少高反射釉料對鋼化后玻璃的抗沖擊性能影響，以降低玻璃破片率是行業內迫在眉睫的問題。

1 抗沖擊測試方法

背板鍍釉玻璃是將高反射釉料通過絲網印刷在玻璃上，然后經過鋼化得到的玻璃，釉料牢牢的附著在玻璃上，如圖1所示。玻璃上白色部分即為高反射釉料，空白方格內對應電池片區域。

圖2 落球區域及測試

目前行業內光伏玻璃廠在檢測抗沖擊強度方法是使用質量為227 g的實心鋼球自由落體，沖擊玻璃來進行抗沖擊強度測試。以每隔5 cm提高落球高度(30 cm起落)，直至玻璃破碎為止，未破碎時最大的落球高度即為落球抗沖擊強度。落球的位置不同，其落球高度也不同，有玻璃絲印面空白區(圖2：B)、絲印面釉料交叉區；非絲印面空白區、非絲印面線條交叉區(圖2：C)。通常絲印面空白區抗沖擊最好，落球能到1米以上，主要是由于該區域沒有釉料，不受釉料減弱強度的影響；非絲印面線條交叉區最脆弱，抗沖擊強度最差，如圖2所示。本論文中抗沖擊測試均在非絲印面線條交叉區。

2 高反射釉料膨脹系數的影響

高反射釉料由玻璃粘結劑和功能增白粉，以及調墨油按一定比例組成。鍍釉玻璃經過烘干鋼化后，釉料粘附在玻璃上，這主要是由于釉料中玻璃粘結劑經過高溫加熱后(680 ℃～720 ℃)，玻璃粘結劑發生軟化熔融，并且與玻璃表面相互滲透和反應形成中間層，冷卻后的釉料在玻璃表面上具有一定的附著力。玻璃和釉料從高溫加熱再經過急冷處理工藝兩者都會收縮，如果兩者的膨脹系數比較一致則兩者收縮一致，中間層不會產生內應力。如果兩者的膨脹系數相差較大則兩者收縮不一致，中間層就會產生較大的應力，這樣會對抗沖擊造成較大的影響。不同膨脹系數的釉料對鍍釉玻璃抗沖擊性能(非絲印面線條交叉處)的影響如表1。光伏玻璃廠家的玻璃膨脹系數在8.4×10-6/℃(320 ℃)。從表1可以看出，釉料的膨脹系數越大或越小，鍍釉玻璃的抗沖擊落球高度較低，而釉料的膨脹系數接近玻璃的膨脹系數(8.0～8.5×10-6/ ℃)，其抗沖擊落球高度最高。故兩者膨脹系數相差過大，無論是壓應力還是張應力，都會影響抗沖擊性能。

表1 不同膨脹系數的釉料對鍍釉玻璃抗沖擊性能的影響

3 高反射釉料厚度的影響

通常正常絲印釉料的厚度在20～25 um，由于高反射釉料是通過傳統的絲印工藝涂敷在玻璃表面，其精細程度較差，導致同一塊玻璃上的不同部位，其絲印釉料的厚度相差較大，一般厚度差會達5～8 um左右。同樣的釉料在不同的絲印設備上使用，其厚度差有可能會相差10 um以上。不同絲印釉料的厚度對鍍釉玻璃抗沖擊落球的影響如表2。從表2中可以看出，釉料厚度越薄，其玻璃抗沖擊落球越好。這主要是由于釉料厚度越厚，產生的應力越大，故而施加較小的外力，就會導致鍍釉玻璃破碎，抗沖擊強度就差。但釉料的厚度不能過薄，因為釉料越薄，反射率會越低。故應盡量保持釉料的厚薄一致。

表2 絲印釉料的厚度對鍍釉玻璃抗沖擊性能的影響

4 高反射釉料固含量的影響

高反射釉料由無機粉體和有機調墨油組成，在絲印釉料厚度一致的情況下，其固含量越低鍍釉玻璃的強度越好。這主要是由于鍍釉玻璃在鋼化爐過程中，釉料會吸熱，那么玻璃相對來說就會吸熱減少，在冷卻鋼化過程中，玻璃鋼化就相對不夠充分，從而降低了鍍釉玻璃的抗沖擊性能。釉料的固含量主要有兩個方面決定，一是制備釉料過程中放入調墨油比例的多少，通常調墨油占釉料中25%左右；二是在使用釉料前添加稀釋劑的量。固含量越低，鍍釉玻璃的抗沖擊強度越好。釉料的固含量降低會影響反射率偏低，故不能太低，需要一個平衡值。

綜上所述，得到以下結論：高反射釉料的膨脹系數越大或越小，鍍釉玻璃的抗沖擊落球高度較低，而釉料的膨脹系數接近玻璃的膨脹系數其抗沖擊落球高度最高。釉料厚度越薄其玻璃抗沖擊強度越好。釉料的固含量越低鍍釉玻璃的抗沖擊強度越好。