光伏玻璃配方的研制知识讲义.doc

PAGE 6 光伏玻璃配方的研制 彩虹集团电子股份有限公司 艾琳让 付玉生 王教育 苏永康 摘 要 ：本文主要阐述了研制光伏玻璃配方的经过，从玻璃配方设计、计算、配料和熔制工艺的选择、氧化剂、澄清剂的搭配使用以及玻璃网络中间体氧化物、网络外体氧化物的选择使用等作了详细的论述，并对光伏玻璃竞争的方向作了详细的阐述。 关键词 ：光伏玻璃 配方 透过率 1.前言 光伏玻璃就是超白玻璃又称无色玻璃。属于高透明玻璃、低铁玻璃，是玻璃产品中最高档的品种，具有高透过率、高透明性，产品晶莹剔透、高贵典雅，有玻璃家族“水晶王子”之称。透过率决定玻璃的品质，普通浮法玻璃的透过率为86%，而超白玻璃透过率可达92%以上，对大于1200nm的红外光有较高的反射率。主要应用于高档建筑的内外装修、电子产品、高档轿车玻璃、太阳能电池、高档园艺建筑、高档玻璃家具、各种仿水晶制品等行业。太阳能的开发与应用已经为光伏玻璃的发展提供了巨大商机—太阳能光伏发电系统的玻璃基片就需要使用光伏玻璃，因为光伏玻璃的透过率在92％以上。 光伏玻璃专业叫法是高透过率低铁钢化玻璃，英文high solar transmittance，low iron，这是它作为光伏玻璃必备的两个特点。组件的转换率也在某种程度上受透过率的影响。如果1MW的组件，其采用更优质玻璃，使其透过率再增加一个百分点，那功率就能增加0.01MW，由此看来就光伏玻璃而言，透过率的高低实在不能小觑。 配方设计 2.1 玻璃配方体系的确定 众所周知，玻璃成分对玻璃的结构起着决定性的影响，玻璃成分是决定玻璃物理化学性能的主要因素。光伏玻璃配方的研发就是期望通过玻璃成分的设计和调整来控制调整玻璃的性能，以便达到产品所需的物理化学性能。 玻璃科学为玻璃成分设计提供了重要的理论依据，包括玻璃形成和结构理论、相平衡、成分和性质的关系理论等方面。 玻璃的组成必须满足一定的物理性能，根据光伏玻璃的使用特点，可以概括出光伏玻璃需要较低的热膨胀系数，较高的热稳定性、化学稳定性，具有较高的机械强度，硬度和较高的透过率。根据熔制玻璃的三元系统相图原理，选取的氧化物成分要尽可能地接近相图中的共熔点和相界限。这是由于成分位于低共熔点或相界限时，玻璃析晶时要形成两种或两种以上不同组成的晶体，各晶体在形成晶核前的核前群结构也不同，引起相互干扰，使成核几率大大减少，从而降低了晶体的成核速度。在参考能够形成玻璃的相图选择的基础上，综合考虑熔制、成型和玻璃经济性等因素，因此选择了Na2O-CaO-SiO2系统玻璃。根据目前国内光伏玻璃的质量标准—折合3mm厚度透过率不小于91.5%、玻璃中Fe2O3≤0.015%的要求，引入一定量的网络中间体氧化物和网络外体氧化物，进一步优化Na2O-CaO-SiO2系统玻璃结构，使其具有较高的透过率和透明性。根据玻璃相图和结构学理论，选择Na2O-CaO-SiO2系统是可行和可靠的。 2.2 玻璃配方体系核心氧化物的作用及用量范围确定 SiO2可以在1800℃以上的高温下，熔制成石英玻璃。在Na2O-CaO-SiO2系统玻璃中SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度和粘度，但SiO2含量过高时，会使熔制温度提高，而且会使玻璃析晶倾向增大，根据相图分析，将SiO2含量定为65.0%–75.0%。CaO为二价的网络外体氧化物，在玻璃中起稳定剂的作用，即可以增加玻璃的化学稳定性和机械强度，但含量过高时，会使玻璃结晶倾向增大，而且会使玻璃发脆，CaO含量一般不高于12.5%。Na2O也为网络外体氧化物，Na+居于玻璃结构网络的空穴中，Na2O能提供游离氧使玻璃结构中的O/Si 比值增加，发生断键，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，但是它同时会增加玻璃的膨胀系数，降低玻璃的热稳定性，化学稳定性和机械强度，所以引入量控制在16.0%以下。Na2O依靠纯碱引入，纯碱是生产玻璃的主要化工原料之一，由于其熔点低（854℃），化学性质比较活泼，是一种良好的助熔剂。它在720℃左右与SiO2发生反应，使熔体流动性增加，本设计配方SiO2含量充足，纯碱在很短的时间内可以完全分解，反应方程式为： Na2CO3+SiO2 → Na2SiO3+CO2（反应温度720–900℃） 在考虑形成玻璃的主要成分Na2O、CaO和SiO2的同时，加入一定量的网络中间体氧化物，主要是为了提高玻璃的稳定性，同时使玻璃粘度变大，料性变短，有利于成型操作。但若加入量过高又会导致熔制温度升高，因此保持玻璃中合理的使用量是必须的，探求玻璃中网络中间体氧化物的加入量也是本次配方研究的重点内容之一。 根据玻璃的结构学原理，在满足基本物理性能的前提下，增加玻璃的组分，不但可以使熔制温度降低，而