太阳能用镀膜钢化玻璃生产中皮带印记的分析及改进

发表时间:2019/9/27   来源:《知识-力量》2019年10月43期   作者:王国芳 王本语
[导读] 近些年,随着绿色能源的需求,我国已经形成了比较完备的太阳能光伏发电制造产业链,光伏电池年产量占全球产量的40%以上,光伏发电蓬勃发展,在日新月异的发展中,对组件外表面的盖板玻璃的要求也是越来越严格,因为表面的超白盖板玻璃对组件发电功率的影响起着非常重要的作用,不能有污损
(新福兴玻璃工业集团有限公司,福建省 福清市 350314)
摘要:近些年,随着绿色能源的需求,我国已经形成了比较完备的太阳能光伏发电制造产业链,光伏电池年产量占全球产量的40%以上,光伏发电蓬勃发展,在日新月异的发展中,对组件外表面的盖板玻璃的要求也是越来越严格,因为表面的超白盖板玻璃对组件发电功率的影响起着非常重要的作用,不能有污损、印记等,因此如何保持超白盖板玻璃在生产、流转过程中的高透光性、完整性、无污性、无损性、以及钢化后膜层结构更加密实、表面更加细腻光滑,提升膜层的耐脏耐污性能及耐候性能等,都具有探讨和不能忽视的使用价值及巨大的经济效益。盖板玻璃如果在生产制成品后留有不可擦除的痕迹即皮带印记,盖板玻璃即为失效状态,这必将组件发电并进一步影响企业效益,如何管控好盖板玻璃上不出现皮带印记是我们必须解决的大事,在实际生产中,为了减少皮带印记带来的烦恼,主要从提高固化炉温度、改善膜液中主要成分粒径、膜液合成工艺微调、运转中的流程改进等进行管控,取得了很好的成效。
关键词:太阳能组件;盖板玻璃;皮带印记;固化炉温度;二氧化硅;粒径

 
      近些年,随着绿色能源的需求,我国已经形成了比较完备的太阳能光伏发电制造产业链,光伏电池年产量占全球产量的40%以上,光伏发电蓬勃发展,在日新月异的发展中,对太阳能组件外表面的盖板玻璃的要求也是越来越严格,盖板玻璃就是超白压花玻璃,它与普通的压花玻璃不同,是通过降低玻璃中的含铁量,改变玻璃表面的比表面积,减少太阳光的反射,增加太阳光的透过率,对波长范围380 nm~1100 nm的太阳光具有选择性透过和吸收作用的压花玻璃。盖板玻璃如果在生产成制成品后留有不可擦除的痕迹即为皮带印记,这必将降低透光率或改变盖板温度,最终导致发电功率衰减,盖板玻璃即为失效状态,即:产品无法作为合格品出厂,成为废品,这必将带来企业效益的损失;如何保持超白盖板玻璃在生产、流转过程中的高透光性、完整性、无污性、无损性、以及钢化后膜层结构更加密实、表面更加细腻光滑,提升膜层的耐脏耐污性能及耐候性能等,都具有探讨和不能忽视的使用价值及巨大效益。所以如何管控好盖板玻璃上不出现皮带印记在实际的生产中是我们必须要管控的重大事情,在实际的生产操作过程中,针对皮带印记这个麻烦及时进行原因分析并整改,没有让其成为影响生产效益的大烦恼。

       一、问题概述
      1、某厂双玻玻璃因双玻采取组件封边工艺,层压后膜层表面有胶带残留印迹,且不可擦除,结果为失效状态。

      2、组件膜层表面印痕,现场用酒精擦洗试验,印迹难以擦除,另外反馈有传送皮带印痕
      二、可能原因分析
    问题分析:
      1、膜层擦划伤;2、橡胶类脏污残留;3:镀膜液层不牢固组件时擦划伤
    原因排查:
      对镀膜及钢化生产工艺参数进行梳理;分析认为镀膜层表面结构不平整、有开孔的存在,胶带与膜层表面接触后有残胶附着,经高温后残胶在开孔内残留,导致无法清除。
      三、技术研究
      1、擦划伤、橡胶类脏污残留实验
      实验材料:
      使用材料有:靠轮材料(尼龙类)、硬质塑料、传送辊表面橡胶材料、输送皮带(+PU)、橡皮、储片架撑杆;
     
     
    不同膜层厚度表现:
      实验用玻璃膜层峰值 a:峰值560nm左右
      实验用玻璃膜层峰值 b: 峰值700nm左右
    不同温度时膜层表面耐脏污表现:
      常温a:  加热后b:
    实验过程描述:(条件)
      实验对象:钢化四线镀膜玻璃   做过膜层静压测试玻璃(1.8吨静压)
      膜液型号:1-B60
      膜层厚度:测试峰值:
      560nm 左右     做过膜层静压测试玻璃(1.8吨静压)
      700nm左右      成品取样
      玻璃温度:常温(17 ℃左右)    45℃左右
    实验过程:
      1、用上述材料分别做刮擦实验(加压,起到研磨效果),其中,橡皮循环摩擦20次;硬质塑料和尼龙靠轮W型折现刮擦;输送皮带、撑杆和胶辊是将玻璃膜层贴实验材料加压来回推动3次;
      2、玻璃加热到实验温度后,重复实验1步骤进行
      3、玻璃常温测试时:
      无论是尼龙硬质塑料还是橡胶擦划出的印迹都可以用酒精轻易擦除,并且膜层无损伤。
    实验结果和结果分析
      根据某组件厂反馈的人工线出现的问题现象,我们分析:
      a:部分可能是由于工人向架子上放或取组件时,未注意到撑杆头部铁质漏出而造成膜层擦划伤;
      b:关于在架子静置放置出现的印迹,可能是由于撑杆表面橡胶有老化或者耐温度性能较差而在膜层上残留橡胶,这种应该可以通过溶剂擦洗清理干净。
      (2)玻璃加热测试时:
      玻璃加热到45-50℃,玻璃膜面向下放置储片架上静置30分钟左右,出现如右侧最下边图片所示白色印痕,但酒精也可以轻易擦除。
      (3)测试发现的其它问题:
      对比A60膜层测试耐脏污性能是发现B60膜层在手指印、油脂和硅胶印痕清理方面表现稍差些,相应痕迹清理更加麻烦一点,我们也已经着手进行优化改进B60膜层表面性能。

     
    后期改进计划:
      AR膜层的原子力扫描3D照片
         
    发现的问题:
      经过我们研发人员讨论分析,B60在某组件厂出现的问题可能与表面团簇分子集团过小,从而造成脏污残留团簇间隙所致(由原子力显微镜3D图分析),从图片和实际生产中钢化加热过程中有小分子氧化硅溢出现象分析,B60表面过于细腻所致,膜液在合成过程中部分分子链较小。
    解决方案和计划 :
      1、膜液合成工艺微调:通过硅树脂材料合成工艺的调整,减少小分子硅树脂的形成,增大树脂分子链,从而让膜层表面团簇集团增大(更加粗糙)。
      经实验样品在线测试和小批量试产后续验证效果良好,并达到可量产要求。
      2、镀膜液层不牢固,层压后膜层表面容易产生擦划伤和赃物,会有胶带残留印记(对光伏太阳能用玻璃镀膜面增加耐赃物测试项目)
      原因分析:
      对镀膜及钢化生产工艺参数进行梳理,未发现异常;
      分析认为镀膜层表面结构不平整、有开孔的存在,胶带与膜层表面接触后有残胶附着,经高温后残胶在开孔内残留,导致无法清除。
      改善措施:
      (1)提高固化炉温度,固化温度由原来的74-110℃,提升到现在的100-150℃, 膜层经过高温固化后,表面结构更加密实,结构上趋于平整;
      (2)镀膜溶液配方配比保持不变,通过减小二氧化硅颗粒直径,使得二氧化硅与溶液反应更彻底,增加膜液比表面积,使膜层表面更加细腻平整,减少表面开孔的可能性。
    改善措施效果验证:
      通过改善膜液中主要成分粒径,使膜液颗粒变小、变细,提高固化温度后,膜层表面更加平整、细腻,膜层表面开孔现象得到明显的改善:
    
      (1)耐候性能的稳定
      通过减小二氧化硅颗粒直径,使得二氧化硅与溶液反应更彻底,增加膜层比表面积,使膜层表面更加细腻平整,膜层耐候性能均会有小幅提升。

      (2)胶带残留
      采用某组件厂提供白色胶带,模拟某组件检验方法进行试验;
      将试验样品放置在固化炉进行加温,固化炉三段温度设置为120℃、140℃,160℃,加温10分钟,出炉后玻璃表面68℃;
      待玻璃冷却撕掉胶带,用酒精擦拭胶带试验区域,观察胶带残留印迹

     
    实验结论:
      (1)通过以上可靠性实验数据可见,改善膜液二氧化硅粒径及固化工艺后,玻璃膜层耐脏污性能有明显改善,PCT48小时耐候性略有提升;
      (2)综合以上试验结果,改善后产品品质可满足客户要求,具备批量生产条件。
      通过提高固化炉温度、改善膜液中主要成分粒径、膜液合成工艺微调、运转中的流程改进等的调整的最终确认,都是在一次次的实验、调整、再实验、再调整的无数次摸索和验证中得出的。为了让客户最终的认可,我们坚信:无攻不下的堡垒的信条,坚持到底,决不放弃,最终实现无皮带印记玻璃的量产,满足了太阳能组件发电要求,增强了营销市场竞争力。探究无止境,市场需求是我们无尽的动力源泉,我们将加大研发投资力度,坚持到底,不懈努力,拓展更广阔的市场份额!
参考文献
[1]《太阳能压延玻璃工艺学》化学工业出版社 彭寿、杨京安编著
[2]GB/T34328-2017《轻质物理钢化玻璃》
[3]GB/30984.1-2015《太阳能用玻璃第1部分:超白压花玻璃》.

作者简介:王国芳(1982.08-),女,河南焦作人,新福兴玻璃工业集团有限公司,一直从事太阳能用镀膜钢化超白压花玻璃品质,技术管理等工作;
王本语(1967.05-),男,,山东青岛人,高级工程师,新福兴玻璃工业集团有限公司,一直从事太阳能用超白压花玻璃生产,技术管理等工作。
 
 
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