1、t=10-（9.2243dredoxc+0.0373）b（1）影響光伏壓延玻璃透過率的原因分析與對策陳向飛李衛紅（河南安彩高科股份有限公司安陽市455000）摘 要 光伏玻璃是光伏電池組件封裝的關鍵材料，要求光伏玻璃具有較高的透過率，以實現電池組件高效的光電轉化。本文簡要從生產工序分析了影響透過率的原因，從機理上進行了分析并根據生產實踐提出了一些相應的對策措施和建議。關鍵詞 透過率 鐵含量 窯爐燃燒氣氛 花型 玻璃厚度中圖分類號：tq171 文獻標識碼：a 文章編號：10031987（2013）12002305analysis of cause on influence of photovol

2、taic glass transmission ratio andcountermeasureschen xiangfei，li weihong（henan ancai hi-tech co.，ltd.，anyang，455000）abstract: photovoltaic glass is the key material for encapsulation of photovoltaic module. glass need high transmittance ratio to achieve efficient photoelectric conversion of cell com

3、ponents. this paper analyses the cause on influence of transmission ratio from point of production process view. analysis of the mechanism has been made. also some corresponding countermeasures and suggestions have been put forward based on the production practice.key words: transmittance ratio， iro

4、n content， furnace combustion atmosphere， pattern， glass thickness式中：c玻璃含鐵量（fe2o3%）；d 玻璃的厚度； redox氧化還原程度的系數；b修正值。 可知，影響透過率的主要因素為：鐵含量、燃燒氣氛、產品花型、厚度、減反膜。1.1鐵含量對于鈉鈣硅玻璃，在可見光到近紅外波段范圍 內，雜質的吸收是主要的。雜質是指玻璃原料中帶 入的鐵、鎳、鉻、鈦及其它著色元素。在光伏玻璃 生產的原材料中，含有雜質的原材料一般有石英 砂、長石、白云石、石灰石等，其中，由于石英砂 占原材料的比例在70%左右，所以石英砂中的雜質 鐵過高或碎玻璃回

5、收過程中雜質鐵混入，對熔融玻 璃的氣泡和透過率是不利的。一般情況下，原材料 石英砂中鐵含量控制在12010-6以下甚至10010-6 以 下 ， 產 品 的 透 過 率 可 以 控 制 在91.5%以 上 甚 至230透過率定義及測量透過率是在入射光通量自被照面或介質入射面至另外一面離開的過程中，投射并透過物體的輻射 能與投射到物體上的總輻射能之比。透過玻璃的可 見光與射在玻璃表面的總可見光的比率，稱為玻璃 的透過率。透過率的測量方法有t 值和y 值兩種表 示方法：t 值是指3801 100 nm（全波長段）下檢 測的結果，y 值是380780 nm段（可見光）檢測的 結果。由于全波段表示更接

6、近太陽能電池的實際應用情況，越來越多的廠家開始注重t 值。1影響透過率的原因分析光伏壓延玻璃，也叫超白壓延玻璃，其主要特點是鐵含量較低，透過率較高。一般采用以下經驗 公式來計算玻璃的透過率t：圖1玻璃下板凹坑為飽滿、平滑、深度較淺 的半球形圖2玻璃下板凹坑為突兀、尖銳、深度較深 的沖頭形全國性建材科技期刊玻璃2013年第12期總第267期更高。玻璃生產中主要雜質是鐵、鈷、鎳等，其離子 價數、配位狀態、吸收峰位置和吸收系數見表1。當前主要應用花型，其它花型雖有，但應用較少。從大學物理手冊中查到光從玻璃射向空氣 中的一些數據，見表2。表1 玻璃中鐵、鈷、鎳雜質離子的吸收峰和吸收系數表2 光從玻璃射

7、向空氣中時的入射反射數據為此，我們利用幾何光學理論中的折射、反射定律分析可見光透射玻璃板的情況，作圖分析光伏 玻璃下板凹坑為飽滿、平滑、深度較淺的半球形和 突兀、尖銳、深度較深的沖頭形兩種情況的光學性 質，如圖1、圖2。光伏壓延玻璃生產中主要的雜質含量為鐵，捷克對玻璃的光譜測定得出fe3+有2個吸收帶，一個在380390 nm處 ， 另 一 個 在 440450 nm處 ， fe2+ 在9501 100 nm處的吸收比fe3+大10倍，吸收峰比較 寬。所以在光伏玻璃生產過程中如何降低fe2+對透 過率的影響是至關重要的。1.2 燃燒氣氛玻璃窯爐生產過程中燃燒氣氛有氧化氣氛和還 原氣氛，在光伏壓

8、延玻璃生產中一般情況下采取的 都是氧化氣氛。窯爐燃燒氣氛一方面可以通過測量 燃燒廢氣中的氧含量來判斷，另一方面通過redox（氧化還原程度的系數）來判斷，一般以feo的量 占fe2o3總量的百分比表示，百分比越小，t 值越 大，相反百分比越大，t 值越低，可用分光光度計 測試相關數據并通過相應的軟件進行計算。另外通過玻璃的顏色也可以大致對燃燒氣氛進 行判斷，玻璃發白或稍發黃的燃燒氣氛控制較好， 玻璃發藍或發綠的燃燒氣氛控制稍差。1.3 產品花型光伏壓延目前花型主要為菱型、正六邊型、非 規則六邊型、方形凸起等，綜合現有專利技術及目前 應用花型，正六棱錐型、正四棱錐型和正六棱臺型是24在圖1中，當

9、光線從下板入射光伏玻璃板時，以0入射角入射到下板凹坑中心頂部，為垂直入射， 根據上述表中數據，光線的折射角為0，反射的能 量僅為4.7%，即幾乎沒有反射，全部透射過去。此 時光線垂直入射透過率最高。當光線偏離中心頂部 時，入射角逐漸增大，如圖a光線以68的入射角入 射到下板凹坑側壁，根據玻璃的折射性質，得出折 射角為38，折射光線繼續通過上板面進行折射、離子價數配位狀態吸收峰位置/nm吸收系數fe3+四面體3801.274200.354350.34fe2+八面體10509.1co2+四面體53031.859047.764545.3ni2+八面體45041.8四面體9302.856056305入

10、射角i /0303939.54050折射角r /051798290反射的能量/%4.706.803647100100綜論與探討反射，得反射角為30，折射角為51，此時其反射的能量為6.8%。當光線更加偏離下板凹坑中心頂 部，到達凹坑側壁下部時，入射角繼續增大，如圖 b光線以72的入射角入射到下板凹坑側壁，我們得 出折射角為32，折射光線繼續通過上板面進行折 射、反射，根據幾何光學性質，得出二次入射角為40，二次反射角為40，此時，光線已經具備全 反射的條件，不再進行折射，即光線已經透射不過 玻璃板。在圖2中，當光線從下板入射光伏玻璃板時， 以0入射角入射到下板凹坑中心頂部，也為垂直 入射，與圖

11、1類似，幾乎全部透射過去。當光線偏 離 中 心 頂 部 時 ， 入 射 角 逐 漸 增 大 ， 如 圖c光 線 以24的入射角入射到下板凹坑弧形頂面，根據玻 璃的折射性質，得出折射角為9，折射光線繼續 通過上板面進行折射、反射，得出反射角為14， 折射角為30，此時其反射的能量為5.0%。當光 線更加偏離下板凹坑中心頂部，到達凹坑斜側壁 時，入射角增大，如圖d光線以75的入射角入射 到下板凹坑斜側壁，我們得出折射角為20，折射 光線繼續通過上板面進行反射，根據幾何光學性 質，得出二次入射角為55，二次反射角為55， 此時，光線已經具備全反射的條件，不再進行折 射，即光線已經透射不過玻璃板。因此

12、在此種下 板凹坑呈突兀尖銳的樣沖形時，只有小部分頂部 的弧面能透過光線，大部分側壁發生全反射，光 線不能透過。根據以上的分析，我們可以得出，光伏玻璃板 的透光率，與其下板凹坑具有密切的關系，凹坑的 形狀對透光率具有決定性的作用。如果下板凹坑的 形狀曲線平滑、飽滿、深度較淺，則入射的光線絕 大部分都能經過二次折射透射過玻璃上板進入空氣 中，而且反射能量會很小。入射光線僅僅在凹坑的 底部側壁會發生全反射，此時，透過率會達到非常 理想的狀態。如果玻璃下板凹坑的形狀曲線突兀、 尖銳、深度較深，則只有凹坑頂部相對較少入射光 線能夠經過二次折射透射過玻璃上板進入空氣中， 而且反射能量會較大，入射光線發生全

13、反射的就會相對很多，透過率就要受到影響降低。1.4產品厚度當光線通過玻璃時，部分光被玻璃表面反射， 部分光被玻璃本身吸收，剩下大部分光透過玻璃， 玻璃對光的反射、吸收和透過可用反射率r、吸收 率a和透過率t 來衡量，這3個性質可以用百分數表 示 ， 若 以 入 射 光 的 強 度 為100%， 則r%+a%+t %=100%。當光線通過玻璃時，光強度i 隨著玻璃的厚 度d 而減弱，并存在下列關系：e（-ad）i = i（2）0式中：i0 開始進入玻璃時光的強度；d “光程長度（厚度）”；i 在光程長度為d處的光的強度；a 玻璃的吸收系數。 從透過率的公式可以看出，產品厚度d 越大，理論透過率越

14、低，相反產品厚度d 越小，理論透過 率越高。這與經驗公式（1）中厚度的影響結論是 一樣的。我公司不同產品厚度的光伏玻璃透過率要求見 表3。表3 光伏玻璃可見光透射比標準（波長380780 nm）1.5減反膜透過率對產品鍍膜的影響：鍍膜玻璃是在玻璃 表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜， 以改變玻璃的光學性能，滿足某種特定的要求。從能量守恒的角度對減反膜的原理進行定性分 析，一般情況下，當光入射到玻璃表面時，在不考 慮吸收、散射等其它因素時，入射光的能量等于透 射光和反射光的總能量，即滿足能量守恒定律。當 玻璃表面鍍膜后，減少了光的反射，造成了反射光 和透射光的能量的重新分配。目前的壓延

15、鍍膜玻璃生產過程中，鍍膜一般有 提拉法和輥涂法，輥涂法中又有鋼化前鍍膜和鋼化 后鍍膜兩種生產工藝，目前采用比較多的是鋼化前 輥涂生產工藝。鍍膜層的厚度一般上控制在l/4，理25厚度/mm22.533.245681012透射比/%91.791.691.591.591.391.190.890.490.089.5圖3各線3月18日透過率趨勢全國性建材科技期刊玻璃2013年第12期總第267期論上透過率最高。2對策措施2.1 減少鐵含量減少鐵含量的措施如下：（1） 嚴 格 控 制 原 材 料 石 英 砂 中 鐵 的 含 量 在70106以下。（2）做好生產過程中碎玻璃清潔監控管理： 包括送料車的車斗等

16、加裝內襯板，減少鐵斗的磨損 等；加強對玻璃生產的冷端廢棄玻璃的管理，禁止 使用鐵楸等工具鏟運玻璃，嚴禁含鐵物質掉入碎玻 璃落板料倉等。（3）配合料傳輸過程中對鐵的控制，即所謂 的除鐵，在配合料輸送的各個部位，多增加除鐵裝 置，尤其是電磁除鐵裝置效果更好，并定期安排專 人確認設備的除鐵狀況和除鐵數量，做好記錄。在 溜 管 等 關 鍵 位 置 ， 內 部 增 加 內 襯 ， 減 少 鐵 的 磨 損等。（4）配料維修人員在日常設備維護保養過程 中，嚴格控制電焊渣、電焊條、螺栓、螺母等金屬 物掉入原料倉或傳送帶等。（5）窯爐噴槍燃燒的金屬氧化物有可能掉入 玻璃中，需要組織窯爐熱保人員定期對噴槍進行 清

17、灰。（6）退火爐氧化層的脫落，進入碎玻璃中， 都是不可避免的，嚴格控制以免進入冷端碎玻璃料 倉，包括安裝吹掃風管或風道，或者安排專門工藝 人員定期確認氧化物脫落狀況并清理等。2.2 窯爐燃燒氣氛（redox）的控制（1） 案 例 分 析 ： 我 公 司 的 某 座 玻 璃 窯 爐 在2012年進行了限產，2013年3月生產恢復后出現了 透過率明顯降低的問題。2013年3月7日開始，各線透過率t 值整體有下降 趨勢，其中y1線為91.7%91.58%，y2線為91.65%91.5%， y3線 為 91.64%91.56%， y4線 為 91.66%91.56%。以下是3月18日的各線透過率t 值

18、的一個變 化趨勢，經過一系列的對策，19日之后已經達到正 常水平，見圖3。26（2）采取的主要措施：3月713日提高部分小爐空氣燃燒比，其中3#小爐提高0.3%（11.5%提高到11.8%） ， 4#小 爐 提 高 0.4%（ 13.5%提 高 到 13.9%） ， 5#小 爐 提 高 0.5%（ 12.0%提 高 到 12.5%） ，6#小爐提高0.8%（11.7%提高到12.5%）。（3）廢氣含氧量測量：2013年3月7日、8日、9日、10日對燃燒廢氣含氧量進行了多次測量，表4是其中氧氣含量的一組具體數據表格（只比較4#、5#小爐）。表4 各小爐廢氣含氧量/%從表4可以看出，經過燃燒狀態調

19、整后，4#、5#小爐氧氣的含量整體是升高的趨勢，同時隨著后 部空燃比的提高，1#3#小爐氧含量略有升高。經過1周以上時間的穩定，3月18日各線的透過率有了明顯提高，基本恢復至正常水平。2.3 壓延輥花型的控制案例：2012年11月14日某線更換壓延輥，更換 后 測 量 透 過 率 明 顯 升 高 ， 由 之 前 的 91.55%91.70%，升高至91.80%左右，顯然，透過率和壓延 輥花型有很大關系。更換不同廠家的壓延輥后，透 過率發生的變化見表5。表5 壓延輥花型變化對透光率的影響/%類型11月8日11月9日11月10日11月11日11月12日11月13日11月14日壓延輥-191.629

20、1.6591.6491.5991.5991.5991.62壓延輥-291.8091.8191.7791.7791.8091.8291.811#小爐2#小爐3#小爐4#小爐5#小爐6#小爐2013-03-075.835.565.332.232.116.712013-03-085.865.675.452.343.567.242013-03-095.905.755.562.983.827.432013-03-176.015.885.773.344.088.34綜論與探討2.4玻璃厚度的影響案例說明：光伏玻璃產品中目前主要以4.0 mm中，盡量少用還原劑，比如略微增加芒硝，并相應降低鋁粉或純堿等，但需

21、要慎重，因為氫氧化鋁 al（oh）3中含有34.6%的h2o，其放出的水汽可以 調節配合料的氣體率，有助于玻璃的均化。（3）改善鍍膜的工藝技術，采用多層鍍膜技 術。 常用的l/4膜層厚度，實際測量過程中并沒有 使透射光的光強達到最大，也就是說沒有使反射光 達到最弱。這主要是因為入射光是有一定的頻寬， 而對于一個增透膜只對某一波長的單色光有完全的 增透作用。因此可以采用多層鍍膜技術來改善增透 效果，同時也增加透射光的線寬dl，也就是頻寬。和3.2 mm為主流，個別用戶生產雙玻組件時使用2.0mm玻璃，在測量其透過率是有一些差別的，表6是2012年10月3111月5日的某兩條生產線4.0 mm和3

22、.2 mm產品的透過率的一組數據，從其中可以得到一些 佐證。表6 玻璃厚度對透光率的影響變化/%4結語2013年9月份我公司批量生產了2.0 mm壓延玻璃，生產過程中透過率91.8。通過對影響光伏壓延玻璃透過率的因素分析，從影響機理和實際生產案例中的解決，為同行提供 了一定的指導意義。在壓延玻璃的實際生產過程 中，在鐵含量穩定的前提下，通過控制窯爐的燃燒 氣氛、采取不同的鍍膜液工藝一定程度上可以提高 光伏壓延玻璃的透過率。3提高玻璃透過率的其它方法（1）增加原材料中的脫色劑用量和氧化劑用量。玻璃脫色通常分為化學脫色和物理脫色兩種。 對于化學脫色，一般是加入氧化劑，如硝酸鉀、硝 酸鈉、氧化砷、氧化銻等，主要目的是使玻璃中著 色能力較強的fe2+氧化成著色能力較弱的fe3+，從而 減少光的吸收，還有是加入氟化物，使鐵形成無色參考文獻1趙彥釗, 殷海榮, 主編. 玻璃工藝學m. 北京化工