CN103253864B - 超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于特殊玻璃生产技术领域，提供了一种超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺及其产品，该工艺包括一下步骤：(1)原料配料；(2)投料并熔化；(3)澄清；(4)均化；(5)锡退成型；(6)退火；(7)切割。本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，可以生产出厚度为2.5mm的超白浮法太阳能电池用玻璃，该种玻璃透光率高、反射率低、单位重量轻，非常适宜于光伏产业作为光电转换的基片和光热转换系统的面板用于太阳能电池的制造；此外，利用本发明的工艺生产超白浮法太阳能电池用玻璃，其生产成本低，从而也降低了整个光伏产业链的生产成本。

Description

超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺
技术领域
本发明属于特殊玻璃生产技术领域，更具体地说，是涉及一种超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺及其产品。
背景技术
超白浮法玻璃生产技术主要为浮法。超白浮法玻璃是用含铁量极低的矿石原料替代普通的玻璃矿石，采用和普通浮法玻璃大致相同的工艺生产，而制成的含铁量低、透光率高、反射率低的浮法玻璃。
3.2mm、4.0mm超白浮法钢化玻璃，在太阳能电池光谱响应的波长范围内(320～1100nm)，透光率可达91％左右，对于大于1200nm的红外光有较高的反射率。随着超白浮法玻璃的厚度越大，太阳能电池光谱响应的波长范围内(320～1100nm)透光率值会随之减小，对于大于1200nm的红外光反射率更高。
一方面，从国内、外光伏行业来看，太阳能作为一种可再生资源，都得到越来越广泛的利用；与之相关的产业也在迅速地发展，可作为光电转换系统的基片和光热转换系统的面板之超白浮法钢化玻璃的市场需求也越来越大。
另一方面，在光伏太阳能组件上的转换效率要求越来越高。故，未来的超白浮法钢化玻璃趋势应该要在产品外观质量不低于目前的3.2mm、4.0mm或其它厚度超白浮法钢化玻璃，且在太阳能透过率上要有所提高，单位重量上要更轻，达到实用的生产规格。如此，目前市场上的超白浮法玻璃在生产线很难大批量地生产超薄浮法玻璃，或者即便能够生产，其生产成本也很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，通过此工艺可以制造出2.5mm厚度的超透光率浮法玻璃，且制造成本低。
为解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案是：提供一种超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，包括以下步骤：
(1)原料配料：将砂、白云石、石灰石、纯碱和芒硝、回收的碎玻璃、铝粉及氧化剂配料后进行搅拌形成具有预定重量份的化学组成的混合配料；
(2)投料并熔化：将搅拌好的混合配料以控制的速率加入熔窑中进行熔化；
(3)澄清：将熔融的玻璃液中的气泡全部排出；
(4)均化；
(5)锡退成型：锡槽中通保护气体，根据要生产出的玻璃的厚度，选择相应数量的拉边机，并对各对拉边机的速度和角度以及压入深度进行设定，然后利用拉边机对锡槽中的玻璃带进行成型；
(6)退火：将在锡槽中成型后的玻璃带置于退火窑中通过适当地控制温度降低速度，将玻璃带中产生的热应力控制在允许的范围内；
(7)切割：将退火后的玻璃切割成预设计的尺寸；
所述步骤(1)中，各原料的重量份的范围为：砂60～66％、白云石10～16％、石灰石12～15％、纯碱1～1.5％、芒硝1～3％、回收的碎玻璃10％、铝粉＜1％、氧化剂＜0.2％，所述原料配料后形成的混合配料中各化学成分的重量份为：SiO270～74％、Al2O30.8～2％、Na2O13～15％、Fe2O3≤0.012％、CaO8～11％、MgO3.5～4％、Sb2O3≤0.5％。
进一步地，所述步骤(2)中，投料频次为8～10Hz，所述熔窑沿窑长方向依次排列相设有1号至6号小熔炉，所述1号小熔炉的温度为1400～1440℃，所述2号小熔炉的温度为1510～1550℃，所述3号小熔炉的温度为1540～1580℃，所述4号小熔炉的温度为1570～1590℃，所述5号小熔炉的温度为1540～1580℃，所述6号小熔炉的温度为1500～1540℃。
进一步地，所述步骤(3)，澄清的工艺温度为1430～1470℃；所述步骤(4)，横通路工艺温度为1210～1230℃，流液口工艺温度为1168～1172℃。
进一步地，所述步骤(5)中，锡槽内所通的保护气体为N2和H2的混合气体，且N2+H2的含量为40～70％；锡槽内的槽压为20～37Pa，顶罩的罩压为37～44Pa。
进一步地，所述步骤(5)中，采用9对拉边机，其编号分别为1～9号，所述1号拉边机的速度为130～160m/h、角度为－4～－3°；所述2号拉边机的速度为150～180m/h、角度为－4～－3°；所述3号拉边机的速度为190～210m/h、角度为6～10°；所述4号拉边机的速度为210～240m/h、角度为8～12°；所述5号拉边机的速度为250～280m/h、角度为9～12°；所述6号拉边机的速度为300～330m/h、角度为9～13°；所述7号拉边机的速度为330～360m/h、角度为6～10°；所述8号拉边机的速度为370～400m/h、角度为4～8°；所述9号拉边机的速度为410～430m/h、角度为1～6°。
进一步地，所述步骤(6)中，所采用的退火窑按不同的温度区域分别设为A区、B1区、B2区、C区、D1区、D2区，其中所述A区的温度为525～535℃，所述B1区的温度为185～195℃、B2区的温度为440～450℃、C区的温度为315～325℃、D1区的温度为145～155℃、D2区的温度为95～105℃。
进一步地，所述步骤(7)之后还包括清洗烘干、检验和包装工序。
本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的有益效果在于：利用本发明的制造工艺，可以生产出厚度为2.5mm的超白浮法太阳能电池用玻璃，该种玻璃透光率高、反射率低、单位重量轻，非常适宜于光伏产业作为光电转换的基片和光热转换系统的面板用于太阳能电池的制造；此外，利用本发明的工艺生产超白浮法太阳能电池用玻璃，其生产成本低，从而也降低了整个光伏产业链的生产成本。
本发明所要解决的技术问题在于提供一种由上述所述的工艺制造的厚度为2.5mm的超白浮法太阳能电池用玻璃。
本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃，由于厚度只有2.5mm，该种玻璃透光率高、反射率低、单位重量轻，非常适宜于光伏产业作为光电转换的基片和光热转换系统的面板用于太阳能电池的制造，可使得光伏组件在单位面积内的光电转换率提高。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现对本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺进行说明。所述超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，包括以下步骤：
(1)原料配料：将砂、白云石、石灰石、纯碱和芒硝、回收的碎玻璃、铝粉及氧化剂配料后进行搅拌形成具有预定重量份的化学组成的混合配料；其中对硅质原料的质量要求为：SiO2≥98.5％±0.1％，Al2O3≤0.5％±0.05％，Fe2O3≤0.012％±0.005％，TiO2≤0.01％，Cr2O3＜0.001％；对白云石的成分要求为：CaO＞30.5％±0.3％，MgO＞20％±0.3％，Al2O3＜0.3％±0.1％，Fe2O3＜0.1％±0.05％；对石灰石的成分要求为：CaO＞54％±0.3％，MgO＞0.5％±0.3％，Al2O3＜0.3％±0.1％，Fe2O3＜0.1％±0.05％；对纯碱的质量要求为：Na2CO3＞99％，NaCl＜0.3％；对芒硝的质量要求为：Na2SO4＞99％，NaCl＜0.3％，CaSO4＜1.0％，H2O＜0.5％。以上原料要求保证引入的铁质成分少，使制造出的玻璃超白，具有高透光率。
(2)投料并熔化：将搅拌好的混合配料以控制的速率加入熔窑中进行熔化，投料池的温度在1300℃左右；
(3)澄清：将熔融的玻璃液中的气泡全部排出，温度需达到1400～1550℃，其中可采用无毒、复合的高效澄清剂；
(4)均化：当玻璃液长时间处于高温下，由于对流、扩散、溶解等作用，玻璃液中的条纹逐渐消除，化学组成和温度逐步趋向均一，此阶段结束时的温度略低于澄清温度，保持在1300℃左右；在均化的过程中可进行搅拌，以提高均匀性；
(5)锡退成型：锡槽中通保护气体，根据要生产出的玻璃的厚度，选择相应数量的拉边机，并对各对拉边机的速度和角度以及压入深度进行设定，然后利用拉边机对锡槽中的玻璃带进行成型；
(6)退火：将在锡槽中成型后的玻璃带置于退火窑中通过适当地控制温度降低速度，将玻璃带中产生的热应力控制在允许的范围内；
(7)切割：将退火后的玻璃切割成预设计的尺寸。
利用本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，可以生产出厚度为2.5mm的超白浮法太阳能电池用玻璃，该种玻璃透光率高、反射率低、单位重量轻，非常适宜于光伏产业作为光电转换的基片和光热转换系统的面板用于太阳能电池的制造；此外，利用本发明的工艺生产超白浮法太阳能电池用玻璃，其生产成本低，从而也降低了整个光伏产业链的生产成本。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(1)中，各原料的重量份的范围为：砂60～66％、白云石10～16％、石灰石12～15％、纯碱1～1.5％、芒硝1～3％、回收的碎玻璃10～25％、铝粉＜1％、氧化剂＜0.2％，所述原料配料后形成的混合配料中各化学成分的重量份为：SiO270～74％、Al2O30.8～2％、Na2O13～15％、Fe2O3≤0.012％、CaO8～11％、MgO3.5～4％、Sb2O3≤0.5％。通过对各种原料的配比，使其符合上述成分比例，尤其是Fe2O3的含量要低，这样才能保证制造出的成品玻璃超白，透光率高；其中还要注意，为了减少重矿物难以完全融化而形成结石，重矿物的粒度应控制在40～70目之间，随熔化条件不同而变化。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(2)中，投料频次为8～10Hz，所述熔窑沿窑长方向依次排列相设有1号至6号小熔炉，所述1号小熔炉的温度为1400～1440℃，所述2号小熔炉的温度为1510～1550℃，所述3号小熔炉的温度为1540～1580℃，所述4号小熔炉的温度为1570～1590℃，所述5号小熔炉的温度为1540～1580℃，所述6号小熔炉的温度为1500～1540℃。实践表明，各小熔炉的这种温度设置，可提高玻璃的产量、改善玻璃的质量并降低单位能耗，使得对熔窑中耐火材料的蚀损最小，利于延长熔窑的使用寿命。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(3)，澄清的温度为1430～1470℃；所述步骤(4)，在均化之后，横通路的温度为1210～1230℃，横通路为卡脖后横向分配玻璃液的通路；流液口的温度为1168～1172℃。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(5)中，在成型过程中，要保证锡槽的气密性，以防止锡槽中锡液氧化污染玻璃，需要在洗槽内充满弱还原性气体，常采用氮(N2)氢(H2)混合气体，锡槽内的N2+H2的含量为40～70％，同时要求锡槽内氧气(O2)含量小于10×10-6；锡槽内的槽压为20～37Pa，顶罩的罩压为37～44Pa，以保证洗槽内的保护气体不会散失太多，从而使得保护气体的耗量减少，同时保证不会吸入外界的空气而使得锡槽内的锡液氧化造成增加锡耗并污染玻璃。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(5)中，采用9对拉边机，其编号分别为1～9号，所述1号拉边机的速度为130～160m/h、角度为－4～－3°；所述2号拉边机的速度为150～180m/h、角度为－4～－3°；所述3号拉边机的速度为190～210m/h、角度为6～10°；所述4号拉边机的速度为210～240m/h、角度为8～12°；所述5号拉边机的速度为250～280m/h、角度为9～12°；所述6号拉边机的速度为300～330m/h、角度为9～13°；所述7号拉边机的速度为330～360m/h、角度为6～10°；所述8号拉边机的速度为370～400m/h、角度为4～8°；所述9号拉边机的速度为410～430m/h、角度为1～6°。各拉边机放在玻璃带黏度为102.25～104.25Pa·s范围内，拉边机放置区温度太高，拉薄效果差；放置区温度太低，辊头打滑，拉不住带边。第1对拉边机放在里锡槽前端7～9mm处，以后每隔1.5～3mm设置一对拉边机。按照本实施方式中的参数进行操作，可以拉出厚度为2.5mm的玻璃。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(6)中，所采用的退火窑按不同的温度区域分别设为A区、B1区、B2区、C区、D1区、D2区，其中所述A区的温度为525～535℃，所述B1区的温度为185～195℃、B2区的温度为440～450℃、C区的温度为315～325℃、D1区的温度为145～155℃、D2区的温度为95～105℃。这样可以较好地消除玻璃内的残余应力和光学不均匀性，稳定玻璃的内部结构。
进一步地，作为本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺的一种具体实施方式，所述步骤(7)之后还包括清洗烘干、检验和包装工序，以便于储存或者运输。
本发明还提供一种由上述所述的工艺制造的厚度为2.5mm的超白浮法太阳能电池用玻璃。
本发明提供的超白浮法太阳能电池用玻璃，由于其厚度只有2.5mm，该种玻璃透光率高、反射率低、单位重量轻，非常适宜于光伏产业作为光电转换的基片和光热转换系统的面板用于太阳能电池的制造，可使得光伏组件在单位面积内的光电转换率提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料配料：将砂、白云石、石灰石、纯碱和芒硝、回收的碎玻璃、铝粉及氧化剂配料后进行搅拌形成具有预定重量份的化学组成的混合配料；
(2)投料并熔化：将搅拌好的混合配料以控制的速率加入熔窑中进行熔化；
(3)澄清：将熔融的玻璃液中的气泡全部排出；
(4)均化；
(5)锡退成型：锡槽中通保护气体，根据要生产出的玻璃的厚度，选择相应数量的拉边机，并对各对拉边机的速度和角度以及压入深度进行设定，然后利用拉边机对锡槽中的玻璃带进行成型；
(6)退火：将在锡槽中成型后的玻璃带置于退火窑中通过适当地控制温度降低速度，将玻璃带中产生的热应力控制在允许的范围内；
(7)切割：将退火后的玻璃切割成预设计的尺寸；
所述步骤(1)中，各原料的重量份的范围为：砂60～66％、白云石10～16％、石灰石12～15％、纯碱1～1.5％、芒硝1～3％、回收的碎玻璃10％、铝粉＜1％、氧化剂＜0.2％，所述原料配料后形成的混合配料中各化学成分的重量份为：SiO270～74％、Al2O30.8～2％、Na2O13～15％、Fe2O3≤0.012％、CaO8～11％、MgO3.5～4％、Sb2O3≤0.5％。
2.如权利要求1所述的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，投料频次为8～10Hz，所述熔窑沿窑长方向依次排列相设有1号至6号小熔炉，所述1号小熔炉的温度为1400～1440℃，所述2号小熔炉的温度为1510～1550℃，所述3号小熔炉的温度为1540～1580℃，所述4号小熔炉的温度为1570～1590℃，所述5号小熔炉的温度为1540～1580℃，所述6号小熔炉的温度为1500～1540℃。
3.如权利要求1所述的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，所述步骤(3)，澄清的工艺温度为1430～1470℃；所述步骤(4)，横通路工艺温度为1210～1230℃，流液口工艺温度为1168～1172℃。
4.如权利要求1所述的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，锡槽内所通的保护气体为N2和H2的混合气体，且N2+H2的含量为40～70％；锡槽内的槽压为20～37Pa，顶罩的罩压为37～44Pa。
5.如权利要求1所述的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，采用9对拉边机，其编号分别为1～9号，所述1号拉边机的速度为130～160m/h、角度为－4～－3°；所述2号拉边机的速度为150～180m/h、角度为－4～－3°；所述3号拉边机的速度为190～210m/h、角度为6～10°；所述4号拉边机的速度为210～240m/h、角度为8～12°；所述5号拉边机的速度为250～280m/h、角度为9～12°；所述6号拉边机的速度为300～330m/h、角度为9～13°；所述7号拉边机的速度为330～360m/h、角度为6～10°；所述8号拉边机的速度为370～400m/h、角度为4～8°；所述9号拉边机的速度为410～430m/h、角度为1～6°。
6.如权利要求1所述的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，所述步骤(6)中，所采用的退火窑按不同的温度区域分别设为A区、B1区、B2区、C区、D1区、D2区，其中所述A区的温度为525～535℃，所述B1区的温度为185～195℃、B2区的温度为440～450℃、C区的温度为315～325℃、D1区的温度为145～155℃、D2区的温度为95～105℃。
7.如权利要求1所述的超白浮法太阳能电池用玻璃制造工艺，其特征在于，所述步骤(7)之后还包括清洗烘干、检验和包装工序。
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