CN108409133A - 光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，制造的光伏玻璃保持了传统的屋面瓦美观的传统建筑原型，而且，它具有的特出抽象花纹：如树皮纹，可将光线散射，确保零光污染。采用的光伏玻璃美观、零光污染以及建筑屋面瓦所具备防雨排水、防风等功能，满足光伏玻璃城市化的需求。
Description
技术领域
本发明涉及光伏玻璃技术领域，具体涉及光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺。
背景技术
光伏玻璃瓦是一种通过层压入太阳电池，能够利用太阳辐射发电，并具有相关电流引出装置以及电缆的特种光伏玻璃瓦。它具有美观、透光可控、节能发电且它不需燃料，不产生废气，无余热，无废渣，无噪音污染的优点。其中光伏玻璃瓦用光伏玻璃安置在光伏玻璃瓦上表面直接接受太阳光。
随着光伏发电产业的推广应用，普通光伏玻璃通常用于太阳能发电，太阳能发电站大都建在边缘地区，玻璃厚度一般要求在3-5mm，对采用的光伏玻璃除了要求透光度高，具备防砂尘、冰雹的冲击强度之外没有其他要求，这种光伏玻璃用于居民住宅的使用，改变了居住房屋面的建筑风格，而且，安装在低层（别墅、一、二、三层）的民宅建筑的光伏玻璃不可避免地造成光污染。
而今后的光伏玻璃城市化使用应是社会发展的必然，所以急需一种新型的光伏玻璃瓦用光伏玻璃来适应社会的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，制造的光伏玻璃保持了传统的屋面瓦美观的传统建筑原型，而且，它具有的特出抽象花纹：如树皮纹，可将光线散射，确保零光污染。
采用的光伏玻璃美观、零光污染以及建筑屋面瓦所具备防雨排水、防风等功能，满足光伏玻璃城市化的需求。
本发明技术解决方案：
光伏玻璃瓦用光伏玻璃制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一）配料：
按照重量百分比进行配比：包括石英砂53%—65%、白云石10.1%—13.5%、石灰石6.1%—7.5%、纯碱17.1%—18.5%、硝酸钠0.5%—0.75%、无水硫酸钠0.25%—0.60%、氢氧化铝0.5%--2.9%、三氧化二铝0.9%--2.1%、 焦锑酸钠0.25%—0.52%和消泡剂0.1%—3.2%，所述石英砂含铁量≤ 100-110ppm；
步骤二）熔化：
原料进行搅拌，搅拌后投入窑炉中，熔化温度为1380—1580℃，熔化时窑炉熔化池避免死角，原料经高温熔化时多晶产生变化、盐类分解、形成硅酸盐、生成低共熔混合物、提高成形速度，使制品迅速地越过各组分的析晶；
步骤三）澄清：
玻璃原料熔化后形成玻璃液，玻璃液进行澄清，玻璃液澄清过程分为三部分：一是玻璃液的高温排泡澄清，二是玻璃液在冷却过程中的残余气泡吸收，冷却微泡吸收澄清，三、可阻挡表层中的浮渣，水包直接控制卡脖处玻璃液的回流和成型的玻璃质量，从而可获得950℃—1300℃的作业温度；
步骤四）成型：
经过澄清后的玻璃液使用压延机进行压延成型，压延机的压辊上设置有若干个不规则的凹纹混合排列组成的仿树皮表面纹理；
步骤五）退火：
成型后的玻璃带进行退火处理；
步骤六）切裁：
对退火后的玻璃带按照订单规格进行切裁；
步骤七）检验：
使用光普仪进行检测；
步骤八）深加工：
对检验合格的光伏玻璃原片进行深加工处理，深加工包括如下步骤：
步骤1）小片切裁：
将光伏玻璃原片放在精密异型裁切机改切；
步骤2）磨边/倒角：
对光伏玻璃瓦用光伏玻璃的磨边工序之后，边部圆滑无毛刺；
步骤3）洗涤干燥：
采用去离子水洗涤，利用圆形羊毛刷每分钟转动约80—150次清洗，烘干采用温度150—350℃小型固化炉烘干；
步骤4）镀膜：
镀膜时镀一层微纳米増透膜，光谱区间380-1100，膜层厚度120-180nm；
步骤5）钢化：
镀膜加热固化之后进行钢化处理，采用30米长度钢化炉，钢化温度：510℃—780℃，速度：4.2—5.0米/秒，风压：6.8—14.5千帕；
步骤九）卸片包装：
钢化好的玻璃进行检测包装，合格品贴上合格证入库。
所述步骤二）中：控制二价铁（FeO)的生成，熔窑的澄清部小炉火焰为氧化焰，如果采用空气助燃，天然气同空气的比例相同，要求DCS系统控制在：1:10.5--1:11.5之间。
所述步骤二）中，燃烧时运用全氧燃烧技术。
所述步骤三）中，控制二价铁（FeO)的生成，熔窑的澄清部小炉火焰为氧化焰，天然气同空气的比例相同，要求DCS系统控制形成氧化焰，具体比例数据示窑炉运行时的空气过剩系数而异。
所述步骤四）中，所述凹纹的深度为0.25mm-0.54mm，相邻凹槽之间的距离为0.12mm-0.14mm。
所述步骤六）中，采用高精度切裁机器进行切裁、其精确度在±0—0.5mm之间。
本发明有益效果：
1.高强度，对风压、积雪、冰雹、投掷石子等外力和热应力有较高的机械强度；
2.高热稳定性，温度影响下的形变小，在温度为负20-45℃环境中可保持30年；
3.高化学稳定性，耐老化，耐酸碱侵蚀，对抗大自然恶劣环境；
4.耐用，屏蔽红外线透过，减少红外线透过比，降低硅板温度，提高使用寿命；
5.平整度好，弯曲度小于千分之二；
6.阳光透过率高、吸收率和反射率低，在光照10的9次方lux 透光率提高1.32-2.51倍，达到94.75-95.63%，折射率减少1.17-2.24倍，可以使每平方米太阳能硅板增加3.5W的发电量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1，本实施例以3.2mm玻璃为例：
步骤一）配料：
按照重量百分比进行配比：包括石英砂57.5%、白云石10.3%、石灰石7.1%、纯碱17.81%、硝酸钠0.7%、无水硫酸钠0.5%、氢氧化铝1.2%、三氧化二铝1.01%、 焦锑酸钠0.42%和消泡剂3.1%，所述石英砂含铁量≤ 100-110ppm；
步骤二）熔化：
原料进行搅拌，搅拌后倒入窑炉中，熔化温度为~1450℃，熔化时窑炉熔化池避免死角，经高温熔化时多晶产生变化、盐类分解、形成硅酸盐、生成低共熔混合物、提高成形速度，使制品迅速地越过各组分的析晶；
| 熔窑日熔化量 | 采用全氧燃烧前天燃气使用量 | 全氧燃烧后天燃气的使用量 |
| 650吨/天 | 14.5万立方/天 | 12.4万立方/天 |
步骤三）澄清：
玻璃原料熔化后形成玻璃液，玻璃液进行澄清，玻璃液澄清过程分为三部分：一是玻璃液的高温排泡澄清，二是玻璃液在冷却过程中的残余气泡吸收，冷却微泡吸收澄清，三、可阻挡表层中的浮渣，水包直接控制卡脖处玻璃液的回流和成型的玻璃质量，从而可获得950—1300℃的作业温度；
| 气泡直径 | 使用前个/M² | 使用后个/ M² |
| 0.1—0.3 | 14—19个 | 6—14个 |
步骤四）成型：
经过澄清后的玻璃液使用压延机进行压延成型，成型工序按照下表作业参数实施生产：
步骤五）退火：
成型后的玻璃片进行退火处理，退火工序按照下表作业参数实施生产：
步骤六）切裁：
对退火后的玻璃片进行切裁，工序按照如下表设定值调整：
| X直线压力 | Y直线压力 | 异性压力 | 下刀压力 | 玻璃厚度 |
| 0.7 pa | 0.7 pa | 0.8 pa | 0.8 pa | 3.2mm |
步骤七）检验：
使用光普仪进行检测，得出的结果如下：
1、可见光透射比
新型太阳电池用光伏瓦玻璃折合 3 mm 标准厚度可见光透射比应≥92.5%；
2、太阳光直接透射比
在 300 nm——2 500 nm 光谱范围内，太阳电池用玻璃折合 3 mm 标准厚度的太阳光直接透射比应≥91.5%；
3、铁含量
太阳电池用光伏玻璃铁含量（Fe2O3）应不高于 0.013%；
4、碎片状态
进行试验的每块试样在任意 50 mm×50 mm 区域内的碎片数应不少于 40。允许有少量长条形碎片，其长度不超过 100 mm；
5、耐热冲击性能
试样应耐 300 ℃温差不破坏；
6、按照下表参数要求检测
步骤八）深加工：
对检验合格的玻璃片进行深加工处理，深加工包括如下步骤：
步骤1）小片切裁：
按照如下订单规格实施小片切裁：
1、将光伏玻璃原片放在精密异型裁切机改切；
2、对于3.2mm厚度产品按照下表调整切割压力；
3、切割速度为150m/d；
4、核对生产需要改切原片的规格，表面纹理、厚度；
5、原片送到切割台后，按切割键对原片尺寸进行扫描，系统自动记录玻璃外形尺寸参数，根据生产要求，输入玻璃切割尺寸；
6、启动上片台电源、切割机电脑电源、启动鼓风机，实施小片切裁；
切裁工序按照如下表设定值调整：
| X直线压力 | Y直线压力 | 异性压力 | 下刀压力 | 玻璃厚度 |
| 0.7 pa | 0.7 pa | 0.8 pa | 0.8 pa | 3.2mm |
步骤2）磨边/倒角：
（1）、对光伏玻璃瓦用光伏玻璃的磨边工序之后，边部圆滑无毛刺；
（2）、对光伏玻璃进行磨边、倒角不同，要求4±1mm；
步骤如下：
1、打开设备电源，气源、水源，设定好两个加工工位距离为0.8m，磨轮电机转速为3500转/分钟、玻璃的一般磨削量为0.5mm；
2、通过磨边控制界面调出对应的加工程序，将玻璃固定到定位吸盘上；
3、先通过手动摇柄对玻璃手动磨边处理，结束后检查玻璃的边部质量、弧度、尺寸；4、检验合格后采用自动加工，再次确认玻璃质量，确认无误开始批量加工，发现磨边边部不良，需要更换磨轮，一般现有加工中心磨轮研磨玻璃大概1500米，磨好的玻璃有序摆放到玻璃架上，排满后，认真填写流程单，确保数据准确性；
步骤3）洗涤干燥：
采用去离子水洗涤，利用圆形羊毛刷每分钟转动100次清洗，烘干采用温度280℃小型固化炉烘干；
1、清洗机前道喷淋对玻璃表面冲刷，除去表面易清理的脏污；
2、玻璃清洗好进入风干段，35kw的鼓风机吸入空气进入风刀对玻璃表面吹风，使其干燥；
步骤4）镀膜：
镀膜时镀一层微纳米増透膜，光谱区间380-1100，膜层厚度150nm；
1、玻璃清洗干燥机完成经过检验合格后，要在其表面镀上一层增透膜，光谱区间380-1100膜层厚度150nm，通过辊筒涂膜机将镀膜液均匀涂布到光伏玻璃表面，经表干、加热固化，镀膜后光伏玻璃瓦片透光率一方面可以增加4%的发电效率；
2、另一方面镀膜后增加了瓦片的耐候性和自清洁效果延长玻璃瓦片的使用寿命，减少了后期人工维护清洁工作量；
步骤5）钢化：
镀膜加热固化之后进行钢化处理，采用30米长度钢化炉，钢化炉最高温度：750℃，速度：4.5米/秒，风压：10千帕；
1、玻璃钢化工序是将玻璃加热到接近软化化温度，这时处于粘性流动状态，这个温度范围为钢化温度范围，为620℃；
2、开始骤冷阶段：在开始吹风的前1.5秒，玻璃片由钢化炉进入风栅吹风，表面层温度下降低于中心温度，表面开始收缩，而中心层没有收缩，表面层的收缩受到中心层的抑制，使表面层受到暂时张应力，中心层形成压应力；
3、继续骤冷阶段：约12秒内，玻璃内外层进一步骤冷，玻璃表面层已硬化，温度已降到500℃以下，停止收缩，这时内层也开始冷却、收缩，而硬化了的表面层抑制了内层的收缩，结果使表面层产生了压应力，而在内层形成了张应力。
4、20秒内钢化完成，这个阶段内外层玻璃都完全钢化，内外层温差缩小，钢化玻璃的最终应力形成，即外表面为压应力，内层为张应力；
步骤九）：卸片包装：
钢化好的玻璃进行检测包装，合格品贴上合格证入库。
实施例2，本实施例以5mm玻璃为例:
步骤一）配料：
按照重量百分比进行配比：包括石英砂57.5%、白云石10.3%、石灰石7.1%、纯碱17.81%、硝酸钠0.7%、无水硫酸钠0.5%、氢氧化铝1.2%、三氧化二铝1.01%、 焦锑酸钠0.42%和消泡剂3.1%，所述石英砂含铁量≤ 100-110ppm；
步骤二）熔化：
原料进行搅拌，搅拌后倒入窑炉中，熔化温度为1580℃，熔化时窑炉熔化池避免死角，提高成形速度，使制品迅速地越过各组分的析晶；
| 熔窑日熔化量 | 采用全氧燃烧前天燃气使用量 | 全氧燃烧后天燃气的使用量 |
| 650吨/天 | 15万立方/天 | 13.2万立方/天 |
步骤三）澄清：
玻璃原料熔化后形成玻璃液，玻璃液进行澄清，玻璃液澄清过程分为三部分：一是玻璃液的高温排泡澄清，二是玻璃液在冷却过程中的残余气泡吸收，冷却微泡吸收澄清，三、可阻挡表层中的浮渣，水包直接控制卡脖处玻璃液的回流和成型的玻璃质量，从而可获得950—1300℃的作业温度；
| 气泡直径 | 使用前个/M² | 使用后个/ M² |
| 0.3—0.5 | 1—5个 | 0—3 |
步骤四）成型：
经过澄清后的玻璃液使用压延机进行压延成型，成型工序按照下表作业参数实施生产：
步骤五）退火：
成型后的玻璃片进行退火处理，退火工序按照下表作业参数实施生产：
步骤六）切裁：
对退火后的玻璃片进行切裁，工序按照如下表设定值调整：
| X直线压力 | Y直线压力 | 异性压力 | 下刀压力 | 玻璃厚度 |
| 1.10 pa | 1.10 pa | 1.20 pa | 1.10 pa | 5mm |
步骤七）检验：
使用光普仪进行检测，得出的结果如下：
1、可见光透射比
新型太阳电池用光伏瓦光伏玻璃折合 3 mm 标准厚度可见光透射比应≥92.5%；
2、太阳光直接透射比
在 300 nm——2 500 nm 光谱范围内，太阳电池用玻璃折合 3 mm 标准厚度的太阳光直接透射比应≥91.5%；
3、铁含量
太阳电池用玻璃铁含量（Fe2O3）应不高于 0.013%；
4、碎片状态
进行试验的每块试样在任意 50 mm×50 mm 区域内的碎片数应不少于 40。允许有少量长条形碎片，其长度不超过 100 mm；
5、耐热冲击性能
试样应耐 300 ℃温差不破坏；
6、按照下表参数要求检测
步骤八）深加工：
对检验合格的玻璃片进行深加工处理，深加工包括如下步骤：
步骤1）小片切裁：
按照如下规格实施小片切裁：
1、将光伏玻璃原片放在精密异型裁切机改切；
2、对于5.0mm厚度产品按照下表调整切割压力；
3、切割速度为180m/d；
4、核对生产需要改切原片的规格，表面纹理、厚度；
5、原片送到切割台后，按切割键对原片尺寸进行扫描，系统自动记录玻璃外形尺寸参数，根据生产要求，输入玻璃切割尺寸；
6、启动上片台电源、切割机电脑电源、启动鼓风机，实施小片切裁；
切裁工序按照如下表设定值调整：
| X直线压力 | Y直线压力 | 异性压力 | 下刀压力 | 玻璃厚度 |
| 1.10 pa | 1.10 pa | 1.20 pa | 1.10 pa | 5mm |
步骤2）磨边/倒角：
（1）、对光伏玻璃瓦用光伏玻璃的磨边工序之后，边部圆滑无毛刺；
（2）、对光伏玻璃磨边、倒角，要求7mm ± 1mm；
步骤如下：
1、打开设备电源，气源、水源，设定好两个加工工位距离为0.8m，磨轮电机转速为3500转/分钟、玻璃的一般磨削量为0.5mm；
2、通过磨边控制界面调出对应的加工程序，将玻璃固定到定位吸盘上；
3、先通过手动摇柄对玻璃手动磨边处理，结束后检查玻璃的边部质量、弧度、尺寸；4、检验合格后采用自动加工，再次确认玻璃质量，确认无误开始批量加工，发现磨边边部不良，需要更换磨轮，一般现有加工中心磨轮研磨玻璃大概1500米，磨好的玻璃有序摆放到玻璃架上，排满后，认真填写流程单，确保数据准确性；
步骤3）洗涤干燥：
采用去离子水洗涤，利用圆形羊毛刷每分钟转动约150次清洗，烘干采用温度350℃小型固化炉烘干；
1、清洗机前道喷淋对玻璃表面冲刷，除去表面易清理的脏污；
2、玻璃清洗好进入风干段，35kw的鼓风机吸入空气进入风刀对玻璃表面吹风，使其干燥；
步骤4）镀膜：
镀膜时镀一层微纳米増透膜，光谱区间380-1100，膜层厚度180nm；
1、玻璃清洗干燥机完成经过检验合格后，要在其表面镀上一层增透膜，光谱区间380-1100膜层厚度180nm，通过辊筒涂膜机将镀膜液均匀涂布到光伏玻璃表面，经表干、加热固化，镀膜后光伏玻璃瓦片透光率一方面可以增加4%的发电效率；
2、另一方面镀膜后增加了瓦片的耐候性和自清洁效果延长玻璃瓦片的使用寿命，减少了后期人工维护清洁工作量；
步骤5）钢化：
镀膜加热固化之后进行钢化处理，采用30米长度钢化炉，钢化温度：780℃，速度：5.0米/秒，风压：14.5千帕；
1、玻璃钢化工序是将玻璃加热到接近软化化温度，这时处于粘性流动状态，这个温度范围为钢化温度范围，为640℃；
2、开始骤冷阶段：在开始吹风的前2秒，玻璃片由钢化炉进入风栅吹风，表面层温度下降低于中心温度，表面开始收缩，而中心层没有收缩，表面层的收缩受到中心层的抑制，使表面层受到暂时张应力，中心层形成压应力；
3、继续骤冷阶段：约12秒内，玻璃内外层进一步骤冷，玻璃表面层已硬化，温度已降到500℃以下，停止收缩，这时内层也开始冷却、收缩，而硬化了的表面层抑制了内层的收缩，结果使表面层产生了压应力，而在内层形成了张应力。
4、20秒内钢化完成，这个阶段内外层玻璃都完全钢化，内外层温差缩小，钢化玻璃的最终应力形成，即外表面为压应力，内层为张应力；
步骤九）：卸片包装：
钢化好的玻璃进行检测包装，合格品贴上合格证入库。
综上，本发明达到预期效果。
Claims (6)
1.光伏玻璃瓦用光伏玻璃制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一）配料：
按照重量百分比进行配比：包括石英砂53%—65%、白云石10.1%—13.5%、石灰石6.1%—7.5%、纯碱17.1%—18.5%、硝酸钠0.5%—0.75%、无水硫酸钠0.25%—0.60%、氢氧化铝0.5%--2.9%、三氧化二铝0.9%--2.1%、 焦锑酸钠0.25%—0.52%和消泡剂0.1%—3.2%，所述石英砂含铁量≤ 100-110ppm；
步骤二）熔化：
原料进行搅拌，搅拌后投入窑炉中，熔化温度为1380—1580℃，熔化时窑炉熔化池避免死角，原料经高温熔化时多晶产生变化、盐类分解、形成硅酸盐、生成低共熔混合物、提高成形速度，使制品迅速地越过各组分的析晶；
步骤三）澄清：
玻璃原料熔化后形成玻璃液，玻璃液进行澄清，玻璃液澄清过程分为三部分：一是玻璃液的高温排泡澄清，二是玻璃液在冷却过程中的残余气泡吸收，冷却微泡吸收澄清，三、可阻挡表层中的浮渣，水包直接控制卡脖处玻璃液的回流和成型的玻璃质量，从而可获得950℃—1300℃的作业温度；
步骤四）成型：
经过澄清后的玻璃液使用压延机进行压延成型，压延机的压辊上设置有若干个不规则的凹纹混合排列组成的仿树皮表面纹理；
步骤五）退火：
成型后的玻璃带进行退火处理；
步骤六）切裁：
对退火后的玻璃带按照订单规格进行切裁；
步骤七）检验：
使用光普仪进行检测；
步骤八）深加工：
对检验合格的光伏玻璃原片进行深加工处理，深加工包括如下步骤：
步骤1）小片切裁：
将光伏玻璃原片放在精密异型裁切机改切；
步骤2）磨边/倒角：
对光伏玻璃瓦用光伏玻璃的磨边工序之后，边部圆滑无毛刺；
步骤3）洗涤干燥：
采用去离子水洗涤，利用圆形羊毛刷每分钟转动约80—150次清洗，烘干采用温度150—350℃小型固化炉烘干；
步骤4）镀膜：
镀膜时镀一层微纳米増透膜，光谱区间380-1100，膜层厚度120-180nm；
步骤5）钢化：
镀膜加热固化之后进行钢化处理，采用30米长度钢化炉，钢化温度：510℃—780℃，速度：4.2—5.0米/秒，风压：6.8—14.5千帕；
步骤九）卸片包装：
钢化好的玻璃进行检测包装，合格品贴上合格证入库。
2.如权利要求1所述光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，其特征在于：所述步骤二）中：控制二价铁（FeO)的生成，熔窑的澄清部小炉火焰为氧化焰，如果采用空气助燃，天然气同空气的比例相同，要求DCS系统控制在：1:10.5--1:11.5之间。
3.如权利要求1所述光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，其特征在于：所述步骤二）中，燃烧时运用全氧燃烧技术。
4.如权利要求1所述光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，其特征在于：所述步骤三）中，控制二价铁（FeO)的生成，熔窑的澄清部小炉火焰为氧化焰，天然气同空气的比例相同，要求DCS系统控制形成氧化焰，具体比例数据示窑炉运行时的空气过剩系数而异。
5.如权利要求1所述光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，其特征在于：所述步骤四）中，所述凹纹的深度为0.25mm-0.54mm，相邻凹槽之间的距离为0.12mm-0.14mm。
6.如权利要求1所述光伏玻璃瓦用光伏玻璃及制造工艺，其特征在于：所述步骤六）中，采用高精度切裁机器进行切裁、其精确度在±0—0.5mm之间。
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