CN102267802A - 一种适用于减反射镀膜光伏玻璃制作的辊涂设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于减反射镀膜光伏玻璃制作的辊涂设备，它包括涂布胶辊(1)、供料钢辊(2)、匀料钢辊(3)、定位胶辊(4)、皮带输送装置(5)、机架(6)、电机及传动机构(7)、镀膜液输送和循环装置(8)、支撑辊(9)。本发明涉及辊涂设备采用表面光滑无线槽的胶辊，且涂布胶辊的周长线速度方向与光伏玻璃传送速度方向相反。使用本发明涉及辊涂设备制作的减反射镀膜光伏玻璃，相对于传统的溅射法、浸入提拉法、喷涂法、淋涂法、旋涂法制作的减反射镀膜光伏玻璃，具备生产效率高、膜层均匀度高、工艺易于控制等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种辊涂设备，特别涉及一种适用于减反射镀膜光伏玻璃制作的辊涂设备。
背景技术
晶硅太阳能电池作为环保新能源，发展前景非常好。决定晶硅太阳能光伏电池效能的因素为与光能转化效率有关的各种变因，最重要的决定因素为光电组件中的晶硅技术，其次为保护光电组件中的光伏玻璃，由于晶硅无法长时间暴露于外界环境中，光伏玻璃是目前保护晶硅且自身透光率较高的最佳材料之一，因此光伏玻璃的光学特性是晶硅技术外一大重要变因，晶硅太阳能电池所用封装玻璃的透光率直接影响到电池的发电功率。目前使用的光伏玻璃是单绒面低铁超白压花玻璃，其透光率在91.5％左右，而其反射光损失率达到了5％左右。然而保持和提高采光玻璃的光学特性远比开发更高转换率的晶硅来的容易，成本低得多，所以开发并生产出透光率更高的光伏玻璃，无论组件厂商还是在终端市场上的需求都是非常迫切的。
增加光伏玻璃的透光率的方法目前主要有二个：其一是改变制造玻璃的配方，降低玻璃种的铁含量，使玻璃的颜色接近无色透明，如目前采用的低铁超白玻璃；其二是在玻璃表面制作漫反射面，使玻璃表面反射出去的光线再经过其它面反射回来，如采用低铁压花玻璃。这两种方法结合在一起的产品就是目前使用的低铁超白压花玻璃，透光率仅有91.5％左右。因此，人们在此基础上仍不断寻找突破，目前在行业内比较流行的一种新方法是在太阳能封装玻璃的太阳光入射面镀一层减反射膜，来提高透光率。
目前在太阳能电池封装用玻璃的表面进行镀膜的工艺主要有五种：(1)采用溅射的方法镀膜，生产过程中不使用液体镀膜液，使用固体靶材，生产成本高；(2)采用浸入提拉法进行镀膜，生产效率过低，大部分只局限于实验室小面积的镀膜，目前主要用于减反射镀膜液的研发过程，也有某些太阳能电池封装用玻璃生产厂家用于调试产品，但无法组织大规模生产，生产连续性差；(3)采用喷涂法镀膜，近年多方购买设备进行了调试，有的使用空气喷枪、有的使用混气喷枪、有的使用超声波雾化喷枪，但都由于其均匀度达不到纳米级的要求无法实施；(4)采用淋涂法镀膜，需要镀膜液具有一定的粘度且粘度均匀，可以想象要在纳米级的间隙中通过调整粘度来控制流量，这样的工艺需要达到怎样的精确度，目前很难达到，且不利于生产过程的控制；(5)同样，利用旋涂法镀膜，中间与四周的均匀度很难达到在纳米级别微观层面上的均匀性。
因此，研发出一种既能解决生产效率问题，成本又低、膜层质量好、均匀度高、工艺易于控制的减反射玻璃镀膜设备是一直以来人们实验过程中不断追求的目标。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于减反射镀膜光伏玻璃制作的辊涂设备。该设备生产的减反射镀膜光伏玻璃突破了以下技术难点：生产效率高、均匀性高、成本低、工艺易于控制、可连续生产。
实现本发明目的的设备方案是：
(1)所述辊涂设备，主要包括涂布胶辊1、供料钢辊2、匀料钢辊3、定位胶辊4、皮带输送装置5、机架6、电机及传动机构7、镀膜液输送和循环装置8、支撑辊9。
(2)上述(1)涉及涂布胶辊1采用聚氨酯(是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，它是一种高分子材料，简称PU)弹性体材料包在钢辊外面，形成一个均匀圆柱体，直径在100mm～500mm之间，表面光滑，无线槽。根据皮带传动速率的大小选择不同的直径，皮带传动速率越大，选择的涂布胶辊1的直径也就越大。驱动电机保证涂布胶辊1的周长线速度的速率1m/min～10m/min，涂布胶辊1采用变速箱23，驱动电机24进行驱动，变速箱为1∶10变速，驱动电机24为可换向无级变速电机。
(3)上述(1)涉及定位胶辊4采用聚氨酯弹性体材料(不限于此，包括人造橡胶等在内的可用于制作胶辊的所有材料)包在钢辊外面，形成一个均匀圆柱体，直径在80mm～150mm之间。定位胶辊4的作用：涂布胶辊1的周长线速度方向与玻璃前进方向相反，导致玻璃在进入涂布胶辊1与皮带22之间的间隙时，容易造成胶辊被玻璃前端部划伤的现象出现，因此使用定位胶辊4，保证玻璃在进入时能够紧贴皮带表面，不易造成上述现象。
(4)上述(1)涉及供料钢辊2、匀料钢辊3，是采用不锈钢材质制成的圆柱体，直径在50mm～150mm之间。
(5)上述(1)涉及皮带输送机5，其传动速率在1m/min～10m/min可调，包括主动辊20、从动辊21、皮带22，主动辊20、从动辊21为钢辊，直径在200mm～400mm之间；皮带表层与玻璃接触部分为pvc材料、内层为尼龙绳网。
(6)上述(1)涉及机架6，采用厚度达到5mm以上的钢板、工型钢、槽型钢或角铁制成，机架中包含了皮带支撑钢板11，采用钢材制成、上表面抛光，被支撑辊9隔开而分为前后两段。
(7)上述(1)涉及电机及传动机构7，包括驱动电机18、传动链条19，驱动电机18为可换向无级变速电机。
(8)上述(1)涉及镀膜液输送和循环装置8，包括蠕动泵12、输送管道13、滴料管14、回料管15、回料槽16、供料槽17。输送管道13采用直径6mm～10mm的橡胶软管制成；蠕动泵12配合输送管道13使流量在1ml/S～50ml/S之间可调；滴料管14、回料管15、回料槽16、供料槽17全部采用不锈钢材质制成。
(9)上述(1)涉及支撑辊9采用聚氨酯弹性体材料(不限于此，包括人造橡胶等在内的可用于制作胶辊的所有材料)包在钢辊外面，形成一个均匀圆柱体，直径在100mm～400mm之间。但必须保证支撑辊9的直径小于主动辊20、从动辊21的直径，且位于支撑前后钢板11之间，直接与皮带22接触。
(10)上述(1)涉及涂布胶辊1、供料钢辊2、匀料钢辊3、定位胶辊4的两端钢杆部分全部采用蜗轮丝杆升降机构，即通过手动旋转蜗轮调整丝杆的行程达到调整距离的作用。
附图说明
图1：本发明的辊涂设备的俯视图
图2：本发明的辊涂设备的侧视A-A剖面图
本发明的工作原理
(1)减反射镀膜液经蠕动泵12打入涂布胶辊1和供料钢辊2之间形成的凹槽区域，对涂布胶辊1表面进行给料操作，多余的镀膜液沿凹槽两端流出至回料槽16，经回料管15回收循环使用。
(2)调整供料钢辊2和涂布胶辊1之间的距离，保证工作状态下，匀料钢辊3和涂布胶辊1之间始终有一定量的镀膜液残余，并沿凹槽两端流出至回料槽16。
(3)调整匀料钢辊3和涂布胶辊1之间的距离，来控制涂布胶辊1表面镀膜液的粘附量并达到均匀附着，从而达到控制镀膜液在玻璃表面的涂布量。
(4)调整涂布胶辊1与皮带22的最近点处，涂布胶辊1的周长线速度方向与皮带输送方向相反，且涂布胶辊1的周长线速度的速率1m/min～10m/min。即皮带输送机5的主动辊20的转动方向如图2所示为顺时针方向。
(5)供料钢辊2、匀料钢辊3属于涂布胶辊1的从动辊，因与涂布胶辊1接触而产生转动，在切点处各辊之间周长线速度的速率、方向一致。支撑辊9属于从动辊，因皮带22传动的摩擦力而产生转动，周长线速度方向如图2所示为顺时针方向。
(6)光伏玻璃从图1所示位置左侧进入本发明的辊涂设备。
(7)调整定位胶辊4两端的蜗轮丝杆高度，使定位胶辊4随着玻璃前进而产生转动，且两端高度一致。
(8)调整涂布胶辊1与支撑辊9之间的距离，光伏玻璃随皮带22通过涂布胶辊1和支撑辊9的中间时，涂布胶辊1的工作表面在与玻璃表面接触时，摩擦挤压，将附着的镀膜液均匀涂布到玻璃表面，肉眼观察与非工作表面有明显的分界线。
(9)光伏玻璃表面经均匀涂敷减反射镀膜液后，再进行热固化处理即制成了减反射镀膜光伏玻璃。
减反射镀膜液在20℃时，其表面张力小于30×10-3N/m、粘度低于1.2×10-3Pa·S(相当于质量百分比为95％的乙醇的水溶液)。传统的辊涂设备适用于高粘度涂料的涂布工作，一般涂布胶辊表面带有线槽，涂布胶辊的周长线速度方向与被涂布工件传送速度方向一致，无法实施减反射镀膜液的涂布工作。而本发明采用表面光滑无线槽的胶辊，且涂布胶辊的周长线速度方向与光伏玻璃传送速度方向相反，已证实可以实施上述减反射镀膜液的涂布工作。
使用本发明涉及的辊涂设备制作减反射镀膜光伏玻璃，相对于溅射法、浸入提拉法、喷涂法、淋涂法、旋涂法制作的减反射镀膜光伏玻璃，具备以下优势：(1)生产效率高，按设备传送速度为5m/min、光伏玻璃平均宽度800mm计算，日可生产减反射镀膜光伏玻璃约1万平方米；(2)均匀度高，使用本发明制作的减反射镀膜光伏玻璃，透光率偏差小于0.5％；(3)工艺易于控制，由于本发明涉及的辊涂设备，其涂布胶辊、供料钢辊、匀料钢辊两端均采用蜗轮丝杆升降机构，通过调整各辊之间的距离，轻易可以达到控制玻璃表面的镀膜液涂敷量的目的。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1和图2所示，一种适用于减反射镀膜光伏玻璃制作的辊涂设备。包括涂布胶辊1、供料钢辊2、匀料钢辊3、定位胶辊4、皮带输送装置5、机架6、电机及传动机构7、镀膜液输送和循环装置8、支撑辊9。环境温度为25℃，减反射镀膜液的表面张力约为28×10-3N/m、粘度约为1.1×10-3Pa·S，根据本发明的工作原理所述调整好设备。光伏玻璃采用3.2mm厚度的光伏玻璃，其尺寸为1574mm×802mm，如图2所示，玻璃自左进入到本发明涉及的辊涂设备，光伏玻璃的长边与设备传送方向一致，玻璃与玻璃之间间隔为20mm，设备传送速度为4m/min。光伏玻璃随皮带22通过涂布胶辊1和支撑辊9的中间时，涂布胶辊1的工作表面在与玻璃表面接触时，摩擦挤压，将附着的镀膜液均匀涂布到玻璃表面，再进行热固化处理即制成了减反射镀膜光伏玻璃。
Claims (10)
1.一种适用于减反射镀膜光伏玻璃制作的辊涂设备，它包括涂布胶辊(1)、供料钢辊(2)、匀料钢辊(3)、定位胶辊(4)、皮带输送装置(5)、机架(6)、电机及传动机构(7)、镀膜液输送和循环装置(8)、支撑辊(9)。
2.权利要求书1所述的辊涂设备，其涂布胶辊(1)采用聚氨酯弹性体材料包在钢辊外面，形成一个均匀圆柱体，直径在100mm～500mm之间，表面光滑，无线槽，且涂布胶辊(1)的周长线速度方向与光伏玻璃传送速度方向相反。驱动电机保证涂布胶辊(1)的周长线速度的速率1m/min～10m/min，涂布胶辊(1)采用变速箱(23)，驱动电机(24)进行驱动。
3.权利要求书1所述的辊涂设备，其定位胶辊(4)采用聚氨酯弹性体材料(不限于此，包括人造橡胶等在内的可用于制作胶辊的所有材料)包在钢辊外面，形成一个均匀圆柱体，直径在80mm～150mm之间。
4.权利要求书1所述的辊涂设备，其供料钢辊(2)、匀料钢辊(3)，是采用不锈钢材质制成的圆柱体，直径在50mm～150mm之间。
5.权利要求书1所述的辊涂设备，其皮带输送机(5)，其传动速率在1m/min～10m/min可调，包括主动辊(20)、从动辊(21)、皮带(22)，主动辊(20)、从动辊(21)为钢辊，直径在200mm～400mm之间；皮带表层与玻璃接触部分为pvc材料、内层为尼龙绳网。
6.权利要求书1所述的辊涂设备，其机架(6)，采用钢板、工型钢、槽型钢或角铁制成，机架中包含了皮带支撑钢板(11)，采用钢材制成、上表面抛光，被支撑辊(9)隔开而分为前后两段。
7.权利要求书1所述的辊涂设备，其电机及传动机构(7)，包括驱动电机(18)、传动链条(19)，驱动电机(18)为可换向无级变速电机。
8.权利要求书1所述的辊涂设备，其镀膜液输送和循环装置(8)，包括蠕动泵(12)、输送管道(13)、滴料管(14)、回料管(15)、回料槽(16)、供料槽(17)。输送管道(13)采用直径6mm～10mm的橡胶软管制成；蠕动泵(12)配合输送管道(13)使流量在1ml/S～50ml/S之间可调；滴料管(14)、回料管(15)、回料槽(16)、供料槽(17)全部采用钢材制成。
9.权利要求书1所述的辊涂设备，其支撑辊(9)采用聚氨酯弹性体材料(不限于此，包括人造橡胶等在内的可用于制作胶辊的所有材料)包在钢辊外面，形成一个均匀圆柱体，直径在100mm～400mm之间。
10.权利要求书1所述的辊涂设备，其涂布胶辊(1)、供料钢辊(2)、匀料钢辊(3)、定位胶辊(4)的两端钢杆部分全部采用蜗轮丝杆升降机构，即通过手动旋转蜗轮调整丝杆的行程达到调整距离的作用。
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