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(duì)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(duì)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(yáng)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(lái)的超白玻璃也叫太陽(yáng)能超白壓延玻璃，這種玻璃具有高太陽(yáng)能透過(guò)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(yáng)能領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于保護(hù)太陽(yáng)能電池，提高光電轉(zhuǎn)換率有著十分重要的意義，是太陽(yáng)能光熱、光電組件理想的封裝材料。超白玻璃主要是通過(guò)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(shuō)是超白玻璃的升級(jí)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(duì)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(yáng)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(duì)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(gè)熔窯系統(tǒng)是通過(guò)儀表是實(shí)現(xiàn)PID自動(dòng)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(shí)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(shí)一定要根據(jù)位置來(lái)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(cuò)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(cuò)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(huì)從其尾端溢流口通過(guò)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(huì)對(duì)流過(guò)的玻璃液進(jìn)行迅速的冷卻，這個(gè)時(shí)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(dòng)的上下壓輥的間隙出來(lái)時(shí)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(guò)托板水箱的冷卻后，通過(guò)活動(dòng)輥道將玻璃板送入連續(xù)退火窯中進(jìn)行自動(dòng)退火處理。

1.3 冷卻切割技術(shù)方案

在玻璃退火后就要對(duì)其進(jìn)行冷卻切割，在這里我們采用的是計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)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(guò)精確的磨邊加工，從而制成所需的毛坯產(chǎn)品。

1.4 全自動(dòng)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(guó)際最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制連續(xù)鋼化爐來(lái)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(cè)儀器來(lái)對(duì)2.0 mm超白壓延玻璃進(jìn)行檢測(cè)。

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(guò)程Fe2O3總含量不高于0.015%，可見(jiàn)，超白玻璃對(duì)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(lái)代替普通浮法玻璃中常用的長(zhǎng)石和石灰石，同時(shí)要嚴(yán)格控制方解石中的鐵含量。在選擇硅質(zhì)原料時(shí)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(guò)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?？傊?，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(jì)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(huì)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(duì)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)對(duì)噸袋包裝必須進(jìn)行堆放和倒運(yùn)，同時(shí)要確保堆放和儲(chǔ)存場(chǎng)地面積足夠大。另外，對(duì)于硅砂的裝卸與貯存宜采用吊車庫(kù)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(duì)超白玻璃各種原料按配進(jìn)行稱量時(shí)，一定要滿足其對(duì)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(jì)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(cāng)方式對(duì)配合料儲(chǔ)備時(shí)，一定要采取有效的措施來(lái)防止配合料結(jié)塊，一般采用的是堵塞出料口來(lái)進(jìn)行處理，同時(shí)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(guó)大部分的玻璃生產(chǎn)廠家對(duì)于碎玻璃的管理都不夠重視，在生產(chǎn)的過(guò)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(huì)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(chǎng)地，同時(shí)要采用硬木板與混凝土來(lái)隔開(kāi)周圍墻面，防止雜質(zhì)混入，然后進(jìn)行分類存放。另外，在對(duì)碎玻璃進(jìn)行破碎時(shí)宜采用輥式破碎機(jī)，這種機(jī)械在工作的過(guò)程中帶入的金屬鐵少，且性能好，維護(hù)起來(lái)也非常方便。

2.4.3 超白玻璃配料中的微鐵控制過(guò)程

超白玻璃的配料過(guò)程是十分重要的，對(duì)其工藝的要求也非常嚴(yán)格。在超白玻璃的配料過(guò)程一定要嚴(yán)格控制二次鐵污染，為此，需要不斷對(duì)配料設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。如提升機(jī)要采用皮帶傳動(dòng)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(guò)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程中的有效設(shè)計(jì)，可以有效地避免和控制二次鐵污染，將配料過(guò)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(guò)程中的要求

2.5.1 熔化過(guò)程的控制

超白玻璃熔化過(guò)程是非常重要的，其熔化的質(zhì)量會(huì)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(guò)程，在實(shí)際的熔化操作中，要確保燃燒過(guò)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(guò)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(huì)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(lái)對(duì)玻璃液進(jìn)行澄清，同時(shí)還可以適當(dāng)延長(zhǎng)澄清帶的長(zhǎng)度，使深層微氣泡有足夠的時(shí)間溢出。將池底設(shè)計(jì)為臺(tái)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(zhǎng)了澄清帶表層玻璃液的停留時(shí)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(yǔ)

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?yáng)電池玻璃的生產(chǎn)中并沒(méi)有相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以參照。正因?yàn)槿绱耍谔?yáng)能電池玻璃行業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，嚴(yán)重制約了太陽(yáng)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(guó)外先進(jìn)的太陽(yáng)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(jì)，不斷提高超白玻璃的生產(chǎn)品質(zhì)。

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