太陽(yáng)能光伏電池用超白壓花玻璃

1、1 .先進(jìn)材料的選擇1.1具體材料：太陽(yáng)能光優(yōu)電池用超白壓花玻璃1. 2先進(jìn)性論證近年來(lái),隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的加快,能源問(wèn)題以及由能源消耗而導(dǎo)致的全 球“溫室效應(yīng)一直是全球關(guān)注的焦點(diǎn),能源供給緊張局面日趨嚴(yán)重.因此開拓 綠色能源以及可再生能源已經(jīng)成為人類生存和開展的唯一選擇.太陽(yáng)能作為一種 取之不盡,用之不竭清潔再生能源,能夠有效地緩解能源短缺局面.目前世界各 國(guó)都在致力于開發(fā)和利用太陽(yáng)能資源為人類造福,因而太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)將成為來(lái)全球 最活潑的投資熱點(diǎn)之一.太陽(yáng)能的利用裝置,無(wú)論是太陽(yáng)射能熱轉(zhuǎn)換裝置,還是 太陽(yáng)能電轉(zhuǎn)換裝置都離不開太陽(yáng)能玻璃,因此太陽(yáng)能玻璃將成為平板玻璃行業(yè)新 的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn).本文將

2、從原料和工藝入手,重點(diǎn)探討太陽(yáng)能玻璃的生產(chǎn)過(guò)程,并 闡述了應(yīng)用遠(yuǎn)景.太陽(yáng)能作為一種新的潔凈能源正受到人們的高度重視,世界各國(guó)都致力于太 陽(yáng)能資源的開發(fā)和利用.由于當(dāng)前太陽(yáng)能玻璃的透過(guò)率低導(dǎo)致了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn) 換效率不高,從而造成了太陽(yáng)能發(fā)電本錢的增加,制約了太陽(yáng)能應(yīng)用的步伐.因 此,高質(zhì)量太陽(yáng)能玻璃已成為太陽(yáng)能開發(fā)與應(yīng)用中最具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品.通過(guò)對(duì) 國(guó)內(nèi)幾家企業(yè)有關(guān)太陽(yáng)能玻璃的研發(fā)及生產(chǎn)情況的介紹,可大致了解我國(guó)太陽(yáng)能 玻璃幕墻、太陽(yáng)能玻璃屋頂、節(jié)能玻璃(Low-E鍍膜玻璃)等新產(chǎn)品、新技術(shù)的發(fā) 展趨勢(shì).在目前建筑一體化的推廣趨勢(shì)下,在晶體硅電池開展的推動(dòng)下,超白壓 花玻璃的市場(chǎng)主流規(guī)格3.

3、2nun、4mm十分熱銷.全球光伏太陽(yáng)能電池產(chǎn)量從1980年的3MW,開展到2006年的2158MW.以此對(duì) 應(yīng),2006年全球太陽(yáng)電池用玻璃(包括薄膜太陽(yáng)電池用的浮法玻璃)需求約2800 3500萬(wàn)/年.假設(shè)按大家公認(rèn)的30%-40%的增長(zhǎng)速度預(yù)測(cè),2021年全球太陽(yáng)電 池用玻璃需求將到達(dá)7000-8500萬(wàn)洲/年.有關(guān)資料顯示,在各種類型的太陽(yáng)能 電池中,晶體硅太陽(yáng)能電池仍然占據(jù)著85%以上的份額.預(yù)計(jì)2021年全球超白壓 花玻璃需求將到達(dá)60007200萬(wàn)nf7年.壓花玻璃是一種經(jīng)過(guò)特殊壓制工藝生產(chǎn)而成的單面或雙面帶有凹凸花紋的 半透明裝飾性平板玻璃,其特有的裝飾性一方面可以透過(guò)光線,充

4、分采光,另一 方面又能有效地限制和阻止清楚透視,起到良好的隱秘效果.隨著能源危機(jī)的加劇和光伏太陽(yáng)能技術(shù)的開展,進(jìn)入21世紀(jì)特別是2005年以 來(lái),超白壓花玻璃得到迅猛增長(zhǎng).超白壓花玻璃主要用于太陽(yáng)能光伏電池的生產(chǎn), 是硅太陽(yáng)能光伏電池必需的配件之一(封裝玻璃).目前的主流產(chǎn)品為低鐵鋼化壓 花玻璃,厚度為3. 2nm,在太陽(yáng)能電池光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(320-1100nm),透 光率可達(dá)91 %以上,對(duì)于大于1200nm的紅外光有較高的反射率.多晶硅薄膜的制備生長(zhǎng)多晶硅薄膜的方法有很多種,按其制備過(guò)程可分為直 接制備法和間接制備法.直接制備法是指在玻璃襯底上直接沉積多晶硅薄膜；間 接制備法是指先

5、在玻璃襯底上制備處于亞穩(wěn)態(tài)的非晶硅薄膜,然后通過(guò)固相晶化 (SPC),快速熱退火(RTA),激光誘導(dǎo)晶化,金屬誘導(dǎo)晶化(MIC)等技術(shù)對(duì)非晶硅 晶化,制得多晶硅薄膜.2 .材料生產(chǎn)工藝方案選擇2.1太陽(yáng)能超白壓花玻璃生產(chǎn)主要工藝流程路線：送料一熔制一壓延一原片切割一邊部研磨一鋼化增強(qiáng)處 理一均質(zhì)處理一洗滌枯燥一鍍膜一性能檢測(cè)2.1.1原料選擇在原料中含鐵氧化物多少,對(duì)太陽(yáng)能玻璃的質(zhì)量的優(yōu)劣產(chǎn)生直接影響.由于 鐵氧化物不僅使玻璃著色,影響玻璃的透光率；而且由于鐵的氧化物對(duì)熱輻射具 有較強(qiáng)的吸收作用,輻射熱大局部被表層玻璃液吸收,使玻璃液上層和下層產(chǎn)生 明顯的溫度梯度,導(dǎo)致熔窯內(nèi)玻璃液的對(duì)流困難,

6、增加了熔制和澄清難度.因此,太陽(yáng)能玻璃生產(chǎn)對(duì)原料中鐵氧化物含量特別嚴(yán)格,一般要求原料中Fe203含量W0.015%.為了降低和減少玻璃原料中Fe203,含量,加快熔制和澄清速度,可以 采取以下舉措：1各種原料均采用為合格粉料進(jìn)廠.特別是硅質(zhì)原料,應(yīng)選擇原礦品位高,Fe203,含量低廠家生產(chǎn)產(chǎn)品,嚴(yán)格限制原料的水分、粒度級(jí)配和超細(xì)粉,盡量 防止硅質(zhì)原料成分的波動(dòng)；2粉庫(kù)料倉(cāng)及工藝溜管均內(nèi)襯工程塑料板；提升機(jī)外殼體材料選用熱浸式鍍 鋅板,傳動(dòng)裝置采用皮帶傳動(dòng),料斗材料選用聚乙烯,盡量減少在物料的輸送過(guò) 程中鐵雜質(zhì)的帶入對(duì)玻璃質(zhì)量的影響.3為了保證除鐵效果,在配合料輸送過(guò)程中,多設(shè)置幾組電磁除鐵器；

7、4在原料中,參加一定量的硝酸鈉、氫氧化鋁取代芒硝和長(zhǎng)石,不僅有利于 溶化,而且可以加快澄清速度,保證玻璃液質(zhì)量.2. 1.2工藝選擇作為太陽(yáng)能組件的太陽(yáng)能玻璃必須具備以下特性：1陽(yáng)光透過(guò)率高、吸收率 和反射率低.2對(duì)風(fēng)壓、積雪、冰雹、投擲石子等外力和熱應(yīng)力有較高的機(jī)械強(qiáng) 度.3對(duì)雨水和環(huán)境中的有害氣體具有一定的耐腐蝕性能.4長(zhǎng)期暴露在大氣和 陽(yáng)光下,性能無(wú)嚴(yán)重惡化.5熱膨脹系數(shù)必須與結(jié)構(gòu)材料相匹配,即膨脹系數(shù)要 小.能夠滿足上述條件,只有超白浮法玻璃和超白壓延玻璃.但由于超白浮法玻 璃原片反射率較高,外表必須經(jīng)過(guò)一定的處理才能到達(dá)作為太陽(yáng)能玻璃的要求, 而超白壓延玻璃經(jīng)鋼化處理后,可直接作為太

8、陽(yáng)能玻璃,所以超白壓延玻璃是太 陽(yáng)能裝置首選的蓋板材料.因此,壓延法是生產(chǎn)太陽(yáng)能玻璃最理想的工藝.2. 1. 3熔制工藝采用全氧燃燒熔制太陽(yáng)能玻璃全氧燃燒玻璃熔窯與傳統(tǒng)的玻璃熔窯相比具有顯著的不同點(diǎn)：熔窯結(jié)構(gòu)不同：無(wú)需蓄熱室及其相關(guān)的建構(gòu)筑物,無(wú)需關(guān)注蓄熱室的相關(guān)影 響；工藝制度不同：火焰無(wú)需換向,防止了熔制氣氛不斷變化,而對(duì)熔制產(chǎn)生的 不利影響；限制不同：無(wú)需限制復(fù)雜的換火過(guò)程,使限制簡(jiǎn)潔；窯內(nèi)氣體成分不同：排除了空氣中4/5氮?dú)鈪⑴c燃燒,減少了大量無(wú)益氣體的 吸熱及對(duì)熔窯的沖刷,和為其排放而設(shè)置的龐大煙道及其限制系統(tǒng)；排放物不同：鏟除了由于氮?dú)鈪⑴c燃燒過(guò)程而產(chǎn)生的大量的NO.污染物的排 放

9、；熱負(fù)荷不同：熔窯熱負(fù)荷均勻穩(wěn)定,防止了溫度的忽高忽低,而影響熔窯的 使用壽命；極佳的反響條件：全氧燃燒熔制工藝為玻璃瘩制創(chuàng)造了極好的物理化學(xué)條件;全氧燃燒玻璃熔窯噴槍,按指定位置、指定能量配置,各局部溫度參數(shù)易于 限制,窯內(nèi)氣氛非常穩(wěn)定；全氧燃燒玻璃熔窯由于是純氧燃燒,火路溫度高、輻射力強(qiáng),大大提升了玻 璃的熔化質(zhì)量2. 1.4鋼化增強(qiáng)處理太陽(yáng)能超白壓花玻璃,一般經(jīng)過(guò)物理鋼化處理來(lái)提升其機(jī)械強(qiáng)度.可以有效 的預(yù)防由于積雪、冰雹、暴風(fēng)及外力和熱應(yīng)力等外在氣候條件的影響,從而保護(hù) 內(nèi)部的硅材料組件,提升太陽(yáng)能電池組件的壽命.2J5鍍膜主要鍍的是非晶硅薄膜,理由如下：(1) 非晶硅薄膜材料是一種資

10、源豐富和環(huán)境平安的材料,薄膜厚度不到lpm, 本錢低；制作工藝為低溫工藝(1003OCTC),生產(chǎn)的耗電量小,能量回收時(shí)間短. 雖然在轉(zhuǎn)換效率方面略遜于晶體硅太陽(yáng)能電池,但制造本錢低廉、能耗小是晶體 硅太陽(yáng)能電池不能比的.(2) 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)適合制作特大面積無(wú)結(jié)構(gòu)缺陷的a Si合金薄膜；只需改變氣相成分或者氣體流量便可實(shí)現(xiàn)n結(jié)以及相應(yīng)的迭層 結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)可全流程自動(dòng)化.易于形成大規(guī)模生產(chǎn)水平.(3) 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池光吸收系數(shù)高,對(duì)太陽(yáng)光適應(yīng)范圍較廣,非最正確角 度陽(yáng)光下的工作情況好于其他太陽(yáng)能電池以及易于實(shí)現(xiàn)集成化的特性,可以適合 不同需求的多品種產(chǎn)品.尤其適合

11、用于建筑光伏一體化(BIPV)以及大型太陽(yáng)能并 網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng).PECVD法制備非晶硅薄膜電池的生產(chǎn)工藝流程：等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)是利用低溫等離子體作為能量源,樣品 置于低氣壓下輝光放電的陰極上.利用輝光放電(或另加發(fā)熱體)使樣品升溫到預(yù) 定的溫度,然后通入適量的反響氣體,氣體經(jīng)一系到化學(xué)反響和等離子體反響, 在樣品外表形成固態(tài)薄膜.(1) 非晶硅薄膜的制造利用PECVD法制備非晶硅,主要是采用H：稀釋的硅烷(SiH.lo )氣體或高純硅烷氣體的熱分解,其主要反響式為：SiHlo =Si+2H2：實(shí)際反響時(shí),首先將反響室預(yù)抽成真空狀態(tài),然后將用也或Ar稀釋的SiHl0通入反響室,調(diào)解各種氣體的流量,使反響室的氣壓在一定壓力之 間,然后在正、負(fù)極之間加上電壓,由陰極發(fā)射出電子,并在電場(chǎng)中得到能量后 碰撞反響室內(nèi)的氣體分子或原子,使之分解、激發(fā)或電離,形成等離子體.最終 分解的硅原子在襯底上沉積,形成非晶硅薄膜.其中,硅烷濃度在10%以上,流 量為50200Ml/min,襯底溫度為200-300C,功率在300500W/m比擬適宜 制備非晶硅薄膜.(2) 非晶硅薄膜的摻雜制備非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池需要通過(guò)摻入雜質(zhì),得到N型或P型非晶硅薄膜半 導(dǎo)體,構(gòu)成PiN太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu).一般利用磷烷(PH：,)和硼烷(B2H6)分別作為非晶 硅的N型或P型摻雜氣體.