CN102557433A - 全氧燃烧池炉用太阳能玻璃 - Google Patents

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苏鸿江
赵建刚
刘莉萍
张其峰
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Abstract

本发明涉及一种全氧燃烧池炉用太阳能玻璃，由以下组分组成（wt%）：SiO2：70～75﹪；Al2O3：0.1～2.5﹪；Na2O：13.5～15﹪；CaO：8～11﹪；MgO：0.5～4﹪；CeO2：0.01～0.4﹪；F：0.2～1﹪；Fe2O3：0.006～0.009﹪。本发明是一种低铁玻璃，其可见光区透过率T≥91.8%；由于在玻璃组分中加入了CeO2，使玻璃具有紫外截止功能，从而减小太阳能电池的衰减。玻璃中加入氟硅酸钠，可将影响透光率降低的Fe2O3和FeO变为FeF3挥发排除。本发明中的玻璃澄清剂使用氟硅酸钠，取代了传统的焦锑酸钠，降低了玻璃原料成本。

Description

全氧燃烧池炉用太阳能玻璃
技术领域
本发明涉及太阳能电池用光伏玻璃,特别涉及一种全氧燃烧池炉用太阳能玻璃。
背景技术
所谓太阳能玻璃即太阳能电池表面盖板用的一种光伏玻璃，也称为钢化白玻璃。太阳能玻璃最主要的特征是低铁超白，即拥有较高的透光率，要求在可见光区域（380-780nm）透过率≥91.5%，在太阳光谱区域内（300nm-2500nm）透过率≥91.0%；其次是拥有高的强度。因为太阳能电池主要放在室外，需要高的机械强度。
目前，光伏玻璃生产厂家熔制主要采用横火焰蓄热室池炉，这种炉型特点：1．横火焰蓄热室池炉助燃采用空气；2.带蓄热室的横火焰炉型池炉的纵向温度易于控制，助燃空气可以预热到900℃左右，熔制1kg玻璃耗热约为3000kal左右（全氧燃烧1kg玻璃耗热约为2000kal左右），由于带有蓄热室，建炉一次性投资较高；3.熔制的玻璃质量不易控制。
熔制玻璃助燃采用空气存在以下不足：1．不利于环保，采用空气助然，空气中含有约79%N2，经高温后池炉排出废气中有NOX存在。2．玻璃中的碱金属氧化物在熔制过程中挥发，不利于所熔制玻璃的化学组成稳定，挥发的碱蒸气侵蚀池炉的耐火材料，减少玻璃池炉的使用寿命，大量的碱金属氧化物在蓄热室、烟道中沉积，不利于池炉的连续稳定工作。3．热效率低，预热助燃空气需要足够的热量，同时排出烟气带走大量热能。4．熔化率低，一般情况下熔化率低于0.45。
目前已有专利涉及的光伏玻璃组分，但其组分难以满足全氧燃烧池炉的熔制需求，相关专利如下：
1、200610017566.0专利重点提出Fe2O3含量控制在0.0001～0.009%，其组成范围（重量%）为SiO2：55.6~85.1；Al2O3：0.2~2.2；Na2O：9.5~19.5；K2O：0.5~5.9；CaO：3.8~11.8；Fe2O3和MgO共为0.9~5.9。以上组分中由于不含CeO2，玻璃不具备紫外截止的功能，而作为太阳能电池组件的盖板玻璃，需要玻璃对紫外线波段的透过率极低，以达到控制太阳能电池组件衰减的目的。
2、200710042037.0专利提出的玻璃组成范围（重量%）为SiO2：72.5~74.00；Al2O3：0.5~2.50；R2O：13.5~14.5；Fe2O3：0.006~0.01；CaO：8.00~11.00；MgO：0~4.00；Sb2O3：0.10~0.40；CeO2：0.02~0.4。此配方虽具有紫外截止的功能，但玻璃硅铝合量比较高，玻璃难于熔化和澄清；此组分含有较高含量的锑，吨玻璃成本较高。
3、200710054549.9专利提出玻璃组成为在普通平板玻璃的基础上增加氧化镧和氧化铒，氧化镧和氧化铒成本较高，且普通平板玻璃的配方不适用于全氧燃烧方式池炉。
4、201019097001.1专利选用了芒硝和煤粉作为澄清剂，为普通平板玻璃配方，适合还原气氛炉，不适用于全氧燃烧池炉。
太阳能玻璃是一种高透过率玻璃，对玻璃质量、化学组分组成要求十分严格，采用全氧燃烧技术，再对应特殊的玻璃化学组分组成，完全可以满足太阳能玻璃的要求。而适用于横火焰蓄热室池炉的玻璃组分在全氧燃烧池炉中使用时会出现氧气气泡过多，难于逸出，从而造成玻璃料质良品率低下或不稳定状况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种全氧燃烧池炉用太阳能玻璃组分，达到具有高的透过率（可见光区≥91.8%），同时具有紫外截止的功能。本发明玻璃组分适于全氧燃烧池炉，全氧燃烧池炉为氧气氛围，其组分必须满足供氧和需氧平衡。
本发明采取的技术方案是：一种全氧燃烧池炉用太阳能玻璃，其特征在于，由以下组分按重量百分比组成：SiO2：70～75﹪；Al2O3：0.1～2.5﹪；Na2O：13.5～15﹪；CaO：8～11﹪；MgO：0.5～4﹪；CeO2：0.01～0.4﹪；F：0.2～1﹪；Fe2O3：0.006～0.009﹪。
本发明的优点及其有益效果是：本发明是一种低铁玻璃，其可见光区透过率T≥91.8%；与现有产品比较含铁更低，玻璃中铁含量≤90ppm。玻璃中加入氟硅酸钠，可将影响透光率降低的Fe2O3和FeO变为FeF3挥发排除。同时玻璃为全氧燃烧池炉所熔化，处于强氧化气氛，并加入氧化剂如硝酸钠，使玻璃中Fe在玻璃液中的价态基本转化为+3价，进一步提高了玻璃的白度，最大限度增加了太阳能玻璃的透光率。本发明中加入了CeO2，使玻璃具有紫外截止功能，从而减小太阳能电池的衰减。本发明中的玻璃澄清剂使用氟硅酸钠，取代了传统的焦锑酸钠，玻璃成本较低，一般含锑光伏玻璃吨玻璃原料成本为1380元，而本玻璃组分吨玻璃原料成本只需1050元。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明：全氧燃烧池炉用太阳能玻璃由以下组分按重量百分比组成：SiO2（二氧化硅）：70～75﹪；Al2O3（氧化铝）：0.1～2.5﹪；Na2O（氧化钠）：13.5～15﹪；CaO（氧化钙）：8～11﹪；MgO（氧化镁）：0.5～4﹪；CeO2（氧化铈）：0.01～0.4﹪；F（氟）：0.2～1﹪；Fe2O3（氧化铁）：0.006～0.009﹪。
本发明形成各组分比例的原料主要技术指标见下表：
原料名称 化学成分 主要技术指标
石英砂 SiO2 SiO2 ≥ 99.5 % ；  Fe2O3 ＜ 0.008% ；
碳酸钠 Na2CO3    Na2CO3 ≥ 99.5 %  ；   Fe 2O 3 ≤0.008 %  ；
碳酸钙 CaCO3 CaCO3≥99 %   Fe2O3 ≤ 0.006 % 
白云石 CaO 、MgO CaO=(31±2)%  MgO=（20±1）%   Fe2O3 ≤0.009 %  
氢氧化铝 Al(OH)3 Al(OH)3≥99.0%    Fe2O3 ≤ 0.01 %  
硝酸钠 NaNO3 NaNO3 ≥ 99.0 %
氟硅酸钠 Na2SiF6 Na2SiF6≥99.5%
芒硝 Na2SO4 Na2SO4≥99.0%     Fe2O3≤0.002% 
氧化铈 CeO2 CeO2≥99.0%
全氧燃烧池炉用太阳能玻璃的制造方法包括如下步骤：1.原料选定、进检、配料、混合；2.熔化；3.压延；4、退火、切割；钢化。
为满足对太阳能玻璃的性能要求，克服现有玻璃组分对全氧燃烧池炉的不适应性，本发明提出在Na 2O-CaO（MgO）-SiO2系统玻璃中，加入紫外截止组分CeO2和澄清剂芒硝以及氟硅酸钠。
实施例：
组分 实施例1 实施例2 实施例3
SiO2 70.8% 74.1% 72.5%
Al2O3 2.45% 0.2% 1.6%
Na2O 14.85% 13.55% 14.5%
CaO 10.7% 8.1% 9.4%
MgO 0.6% 3.2% 1.5%
CeO2 0.3% 0.03% 0.08%
F 0.25% 0.85% 0.46%
Fe2O3 0.006% 0.009% 0.0085%
合计 100% 100% 100%
按照上述实施例中各组分比例计算出所需原料。将原料为低铁石英砂（Fe2O3＜0.006%）、碳酸钠、碳酸钙、白云石、氢氧化铝、硝酸钠、芒硝、氟硅酸钠、氧化铈原料称重混合后，于全氧燃烧池炉熔化，熔化温度为1480℃；澄清温度为1420℃；成型温度为1200℃；退火温度为540℃，然后经切割、研磨、抛光、加工成样品检测。检测结果见下表：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3
外观 有少量气泡 有少量气泡 基本无气泡，气泡率＜0.5
太阳光谱透过率%（300-2500nm） 90.7 90.8 91.0
可见光区透过率%（380-780nm） 91.8 91.9 92.1
紫外光区透过率%（300-380nm） 67.3 87.5 83.2
表中气泡率数据为每100克玻璃含气泡数。
通过检测结果可以看出：通过以上三个实施例生产加工的样品均具备紫外截止功能，相比之下，实施例1的紫外截止性能过大；三个实施例的玻璃料质均能满足产品质量要求，玻璃气泡率均小于1。尤其实施例3的玻璃气泡率小于0. 5，而且紫外截止性能也最好，因此，实施例3为最佳实施例。
实施例3将原料硝酸钠、芒硝、氟硅酸钠三者的用量进行了最佳组合，使需氧的氟硅酸钠与供氧的硝酸钠、芒硝用量达到平衡或者让硝酸钠和芒硝用量略过量，这样在氧化气氛比较强的状况下，玻璃的氧气泡不致于因过量而不易逸出造成料质太差。

Claims (1)

1.一种全氧燃烧池炉用太阳能玻璃，其特征在于，由以下组分按重量百分比组成：
SiO2      70～75﹪；
Al2O3           0.1～2.5﹪；
Na2O     13.5～15﹪；
CaO        8～11﹪；
MgO      0.5～4﹪；
CeO2     0.01～0.4﹪；
F         0.2～1﹪；
Fe2O3    0.006～0.009﹪。
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