中航三鑫太陽(yáng)能光電玻璃有限公司邵壯周黎明

1引言
1.1太陽(yáng)能應(yīng)用前景
進(jìn)入21世紀(jì)，能源問(wèn)題日益嚴(yán)重，化石燃料燃 燒所造成的環(huán)境污染問(wèn)題已嚴(yán)重影響人民的日常生 活、制約國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?；剂系拈_(kāi)釆和使用 早晚有枯竭的一天，選擇合適的替代能源已是現(xiàn)在 以及未來(lái)的研究和發(fā)展方向。太陽(yáng)能取之不盡、用 之不竭，已成為替代化石能源的重要選項(xiàng)。太陽(yáng)能 清潔、可再生、分布廣泛，逐漸得到人類(lèi)大規(guī)模的 開(kāi)發(fā)與利用。
1.2光伏玻璃減反射原理
光伏電池的大規(guī)模開(kāi)發(fā)是人類(lèi)運(yùn)用太陽(yáng)能的重 要表現(xiàn)，將光能轉(zhuǎn)化成電能并網(wǎng)到供電網(wǎng)絡(luò)中，可 實(shí)現(xiàn)光能的高效利用。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化中， 光伏鍍膜玻璃的運(yùn)用對(duì)提高光電轉(zhuǎn)化效率起著至關(guān) 重要的作用。光伏鍍膜玻璃較普通玻璃能增加2.5% 左右的透光率，這樣將能提高光電轉(zhuǎn)化效率。
光伏鍍膜玻璃增加玻璃透光率的原理為在玻 璃表面涂鍍一層超薄多孔的二氧化硅涂層，當(dāng)太陽(yáng) 光入射到光伏玻璃鍍膜膜層表面時(shí)產(chǎn)生一次反射 光和一次折射光，一次折射光在鍍膜膜層與玻璃交 界面產(chǎn)生折射和反射，分布形成二次折射光和二次 反射光，一次反射光與二次反射光存在光程差，通 過(guò)控制鍍膜膜層厚度，使光程差控制在半個(gè)可見(jiàn) 光波長(zhǎng)的長(zhǎng)度，這樣就使一次反射光與二次反射 光光波振動(dòng)方向相反，抵消二次反射光的能量，根 據(jù)能量守恒定律相應(yīng)增加了二次折射光的能量, 從而增加了玻璃的透光率，提高了光電轉(zhuǎn)換效率 （圖1）。

1.3光伏鍍膜工藝現(xiàn)狀
光伏玻璃鍍膜工藝是光伏玻璃領(lǐng)域一項(xiàng)重要的 技術(shù)?，F(xiàn)有光伏玻璃鍍膜技術(shù)大多為輻涂工藝，由 于受玻璃原片和膠輻質(zhì)量的影響，較易形成玻璃膜 厚不均勻的狀況，而光伏玻璃表面膜層均勻性對(duì)玻 璃透光率的均一性和玻璃表面色差有重要影響。膜 厚均勻性較差會(huì)造成玻璃透光率下降和玻璃表面 色差大，影響玻璃光學(xué)性能和外觀質(zhì)量，膜厚均勻 性控制工藝已成為玻璃鍍膜技術(shù)的難點(diǎn)。根據(jù)近年 來(lái)我司玻璃生產(chǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，因膜厚均勻性差造成 的色差缺陷占玻璃報(bào)廢總量的7.32%,已成為光伏 玻璃不可忽視的缺陷種類(lèi)，給我司造成大量的效益 損失。隨著國(guó)家對(duì)光伏玻璃色差標(biāo)準(zhǔn)的制定，以及 客戶(hù)對(duì)玻璃色差質(zhì)量日益重視，迫切需要提高玻璃 膜厚均勻性，對(duì)玻璃膜厚均勻性的研究已經(jīng)刻不容 緩。下面筆者將根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)從多個(gè)工 藝因素來(lái)探究玻璃膜厚均勻性的控制工藝。

2影響因素研究
在生產(chǎn)中，玻璃的膜厚為了方便表示，直接用 檢測(cè)到的光學(xué)厚度來(lái)表示膜厚，單位為納米，膜厚 均勻性用膜厚極差來(lái)表示，為一塊玻璃實(shí)測(cè)膜厚最 大值與最小值的差值，膜厚極差越大表明玻璃表面 膜層厚度的均勻性越差。在實(shí)際生產(chǎn)中影響膜厚均 勻性的因素很多，排除人為因素，有6個(gè)比較重要 的工藝影響因素，其對(duì)膜厚均勻性影響較大，分別 是玻璃粗糙度、膠輻粗糙度、流平因素、膠輻水平 度和下壓量、預(yù)熱和固化溫度、鍍膜機(jī)的振動(dòng)情況。 2.1玻璃粗糙度
原片玻璃光面粗糙度對(duì)膜厚均勻性有重要影 響。玻璃粗糙度有兩種參數(shù)：粗糙度平均值和粗糙 度極差。粗糙度平均值為整塊玻璃各點(diǎn)實(shí)測(cè)粗糙度 的平均值，反映玻璃整體粗糙度的大??；粗糙度極 差為實(shí)測(cè)點(diǎn)最大值與最小值的差值，反映玻璃粗糙 度的離散程度。根據(jù)我司原片粗糙度數(shù)據(jù)顯示，原 片玻璃粗糙度大多在0.2-0.8,對(duì)不同粗糙度玻璃進(jìn) 行鍍膜實(shí)驗(yàn)，測(cè)試玻璃膜厚極差，分析原片粗糙度 對(duì)膜厚極差的影響。表1為鍍膜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
表1粗糙度平均值、粗糙度極差和膜厚極差檢測(cè)數(shù)據(jù)表
編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8
膜厚極差
(nm) 115 100 90 80 70 65 60 58
粗糙度平均 值(nm ) 0.6 0.471 0.445 0.428 0.402 0.372 0.342 0.315
粗糙度極差
(nm) 0.621 0.457 0.421 0.402 0.383 0.358 0.333 0.320

對(duì)粗糙度平均值與粗糙度極差進(jìn)行200倍數(shù)據(jù) 處理，與膜厚極差一起顯示成折線圖。
如圖2所示：玻璃粗糙度(粗糙度平均值和粗 糙度極差)越小，膜厚極差就越小，選用粗糙度較 小的玻璃對(duì)膜厚均勻性有較大改善。

膜厚極差(nm) ——粗糙度平均值(nm) ——粗糙度極差(nm)
圖2粗糙度平均值和粗糙度極差對(duì)膜厚極差的影響

2.2膠輯粗糙度
膠輻粗糙度與藥液帶液量相關(guān)，粗糙度較大, 在膠輻表面能粘附較多的藥液，帶液量就越大。根 據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，膠輻粗糙度在0.8-1.0時(shí)有適中的帶 液量，適合生產(chǎn)需要，當(dāng)粗糙度小于0.8時(shí)，帶液量 小，會(huì)導(dǎo)致膜層較薄，甚至產(chǎn)生漏涂，無(wú)法達(dá)到減 反射要求；粗糙度大于1.0,帶液量較大，會(huì)導(dǎo)致膜 層較厚，透光率下降。
2.3流平因素
藥液在鍍膜后會(huì)有一個(gè)流平的過(guò)程，藥液依靠 張力在玻璃表面均勻鋪展，但因?yàn)樗幰赫扯容^大、 流動(dòng)性差而導(dǎo)致鋪展緩慢，產(chǎn)線上鍍膜流平段只有
4 m左右，導(dǎo)致流平時(shí)間較短無(wú)法充分鋪展。之前 公司使用的為可調(diào)速的工業(yè)風(fēng)扇，該裝置功率大、 可調(diào)速，缺點(diǎn)是產(chǎn)生渦流、風(fēng)速不均勻、易在玻璃板 面產(chǎn)生斜條紋。現(xiàn)在我司使用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的流平風(fēng)扇 對(duì)膜層進(jìn)行均勻的吹風(fēng)，促進(jìn)藥液的流平。兩種風(fēng) 扇的對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示，新型鍍膜流平風(fēng)扇能顯著促進(jìn) 玻璃膜厚均勻性，將玻璃膜厚平均極差減少10 nm 左右（圖3）。

圖3流平風(fēng)扇結(jié)構(gòu)圖

2.4膠棍水平度和下壓量
膠輻要與輸送皮帶和定量輻保持水平，水平度 差會(huì)導(dǎo)致藥液在玻璃表面橫向方向分布不均勻；膠 輻下壓量較大會(huì)使玻璃卡住而無(wú)法鍍膜，下壓量偏 小會(huì)使鍍膜膜層偏厚，影響透光率。
調(diào)節(jié)膠輻與玻璃的水平度和下壓量。標(biāo)準(zhǔn)的下 壓步驟為取兩片300 x 300 x 3.2規(guī)格的玻璃分別放 在膠輻兩端下方的輸送帶上，取兩張A4紙分別放 在玻璃上，下降膠輻當(dāng)膠輻快接近紙張時(shí)，緩慢向 下降低膠報(bào)高度，并不斷抽拉A4紙，根據(jù)紙張與膠 輻的摩擦力大?。Σ亮υ酱螅f(shuō)明膠輻壓的越低, 即膠輻高度越低）o來(lái)調(diào)節(jié)膠輻兩端高度，最終達(dá)到 合適的膠輻下壓量和水平度。
調(diào)節(jié)膠輻與定量輻的水平度。將兩張A4紙分 別放在膠輻與定量輻中間的兩端，然后緩慢壓緊定 量輻，并不斷抽提A4紙，根據(jù)紙張與膠輻的摩擦力 大?。Σ亮υ酱?，說(shuō)明膠輻與定量輟間距越?。? 通過(guò)調(diào)節(jié)定量輻兩端與膠輻的間距，達(dá)到使膠輻和 定量報(bào)平行的目的。
2.5預(yù)熱和固化溫度
預(yù)熱的目的是除去玻璃清洗所殘留的水分，玻 璃光面的水分會(huì)影響鍍膜效果，造成膜層氣泡、霧 斑和脫層。預(yù)熱溫度過(guò)高不利于膠輻涂鍍藥液，預(yù) 熱溫度低又會(huì)導(dǎo)致水分清除不干凈。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn)，最佳的預(yù)熱溫度是玻璃經(jīng)過(guò)預(yù)熱爐后使玻璃均 勻加熱5T （ ±1勾）。
玻璃在流平后要經(jīng)過(guò)固化爐，固化爐的作用是 促進(jìn)膜層有機(jī)物的揮發(fā)；促進(jìn)有機(jī)膜層與玻璃基體 的聯(lián)結(jié)；有利于增加膜層的牢固性和平整度；增 加玻璃溫度，使玻璃和膜層能逐漸適應(yīng)鋼化爐的高 溫。加熱過(guò)低不利于有機(jī)物的去除，加熱過(guò)高則使 鍍膜液固化過(guò)快，不利于膜層的平整度和硬度。最 佳的固化溫度是玻璃經(jīng)過(guò)固化爐后使玻璃均勻加熱 15Y （ ±2勾）。
2.6鍍膜機(jī)的振動(dòng)情況
玻璃通過(guò)皮帶在鍍膜機(jī)上輸送，鍍膜機(jī)振動(dòng) 較大會(huì)導(dǎo)致玻璃與膠輻的振動(dòng)，從而會(huì)使鍍膜不 均勻，尤其是皮帶和底輻的振動(dòng)。更換無(wú)接縫的皮 帶、更換質(zhì)量更好的軸承能顯著減少皮帶和底輻的 振動(dòng)，膠輻膠面跳動(dòng)應(yīng)控制在2個(gè)絲以?xún)?nèi)。要經(jīng)常 檢測(cè)皮帶和底輻的水平度和震動(dòng)情況，做好鍍膜機(jī) 的設(shè)備潤(rùn)滑工作。對(duì)于由地面震動(dòng)引起的鍍膜機(jī)震 動(dòng)，應(yīng)該在鍍膜機(jī)與地面接觸的支撐位置安裝防震 橡膠墊，減少震動(dòng)的傳導(dǎo)。
3結(jié)語(yǔ)
探究公司產(chǎn)線膜厚均勻性的工藝影響因素及工 藝改進(jìn)方法，主要從玻璃粗糙度、膠輻粗糙度、流 平因素、膠輻水平度和下壓量、預(yù)熱和固化溫度、 鍍膜機(jī)的振動(dòng)情況等6個(gè)方面進(jìn)行研究，對(duì)近期的 膜厚均勻性控制工藝的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，得 出當(dāng)使用較小粗糙度原片玻璃、粗糙度在0.8-1.0 的鍍膜膠輻、吹風(fēng)均勻的流平風(fēng)扇、較好的膠輻水 平度和準(zhǔn)確的下壓量、準(zhǔn)確的預(yù)熱和固化溫度以及 盡量小的機(jī)械振動(dòng)時(shí)才能生產(chǎn)膜厚均勻一致的光伏 鍍膜玻璃。