东莞南玻太阳能玻璃有限公司
摘要：随着化石能源储量的有限性和其燃烧带来的环境污染情况越来越严重，人们开始寻找安全可靠的环保新能源。发达国家对于太阳能光伏产业的开发利用已经上升到了一个新的高度，而太阳能光伏玻璃的发展前景也吸引了中国市场的关注。中国太阳能资源十分丰富，其开发利用潜力极为广阔。与此同时，太阳能光伏玻璃工程已有了成功的示范案例，并且得到了大规模的推广应用。
关键字：太阳能；超薄; 光伏玻璃; 开发
1 玻璃保持较高的强度
现有玻璃料方无法满足要求，玻璃厚度向 2． 5 mm 以下发展，现有熔化、成形等工艺技术无法满足要求;超薄光伏玻璃生产对工艺控制精度、全过程智能化提出了更高的要求，需要多学科、多技术的交叉与融合。针对以上难点，开发高强高透超薄光伏玻璃料方，开发高透热玻璃液多级熔窑结构;研发高压超薄压延成形工艺技术及装备;开发“低变形传输、立体网状温度控制”退火技术;搭建超薄光伏玻璃智能工厂架构，建设了国际首条工业化稳定生产 1.5～2.5mm 的超薄压延光伏玻璃的生产线。
2 创新应用的技术
2.1 环保、长料性压延玻璃氧化物组成体系
针对超薄光伏玻璃具有的环保、高强、高温快速成形等物化、工艺性能需求，设计 ＲO-Ｒ 2 O 3 -SiO 2 -CeO 2系氧化物组成体系。系统开展了光伏玻璃组分-网络构效关系研究，探明玻璃网络形成体、中间体及外体的比例对玻璃结构和性能的影响，延长玻璃液料性、降低熔化温度，优化压延性能。研发高 CeO 2 含量的环境友好型复合澄清剂，大幅度降低微气泡缺陷，透过率提升至 92%，原片产品性能指标，全面满足下游生产厂商生产及使用的严苛需求。产品厚度测量为1.5mm。
2.2 高透热玻璃液多级澄清高效熔窑结构
高强高透光伏玻璃液铝硅含量高，底表层温差小，垂直对流弱，均匀性差。厚度降低使产品对气泡的容忍度大幅度下降，超薄光伏玻璃澄清均化难度较普通光伏玻璃大幅上升，达50%以上，成为提高产品质量的技术瓶颈。针对池底“滞止区”对玻璃液流动影响较大的问题，开展了熔窑多维度温度场、流场分布研究，开发出分级汇流新型熔窑结构，大幅提升玻璃液的均匀性，降低低温“滞止”玻璃液占比，将低温“滞止”玻璃液区域前移，使“滞止区”内不良玻璃液充分澄清，微气泡澄清率提升至 82.5%。针对底层玻璃液回流会严重影响成形流质量，开发1.2 m 窄浅卡脖限流调温技术，如图 4(a)所示，在具备传统“宽卡脖 + 深层水包”调温效率的同时，大幅度减少底层玻璃液的流入量，提升玻璃液成形质量，减少使用深层水包的能量消耗。窄卡脖结构配合使用多台阶池底结构时，澄清带玻璃液的表层平均温度大幅度提高，通过图 4(b)中的数据计算，澄清指数提升了8.4%。
3 高压超薄压延成形工艺技术及装备
超薄光伏玻璃压延成形温度高、速度快，需要施加多倍压力并保证压延辊的稳定。超薄玻璃板单位面积载热量小，容易产生形变，需要对厚度、速度、温度等因素进行协同控制，通过对压延成形过程中压力场、温度场、速度场的分布、压延辊的热通量变化和高温高压下辊体变形等理论研究，结合生产实践，研发出反馈式超大压力压延成套工艺、立体多级差速控制技术，构建开放热力学系统温度场复合调控体系，实现“高压力、高响应、高转速”超薄光伏压延机核心装备的国产化，实现超薄光伏玻璃的稳定生产并有效控制了玻璃表面易出现边部翘曲、辊印、橘皮、花纹变形等玻璃质量缺陷的产生。
3.1 反馈式高压压延成套工艺
针对传统压延成形压延辊压力场小，辊压分布不均及稳定性差的技术难题。超大压力压延成套工艺，辊压达到 5 000 kg，提升 500%;开发反馈式自加压压力控制系统，对整个压力调节过程实现闭环控制，保证了高压场条件下辊压分布的稳定及精确调整，全面满足超薄光伏玻璃载热量小、成形速度快的生产工艺特性需求。针对超高压下压延玻璃花纹变形难以精确控制的问题，开发了立体多级差速智能控制技术及智能化远程闭环控制系统，通过对压延机的上、下压延主辊和接应辊的多级速差精准控制、匹配和调节实现超薄光伏玻璃逐级可控拉薄。
纵向厚薄差为 ±0.08mm，优于国际先进水平 ±0.20mm。
3.2 基于开放热力学系统的温度场复合调控体系
熔窑溢流口为开放的热力学系统，该处玻璃液横向温差受到环境、冷却水、风、加热元件等众多因素的共同作用，同时其温度场的均匀性将直接影响薄玻璃板的厚度均匀性，传统的直接加热方法已不能满足生产需求。开发横向分区多单元微调控温技术、多分腔体式分水急冷冷却工艺及“回波型”冷气垫系统等组成的复合调控体系，横向温差 ±1.5℃，较普通压延玻璃横向温差 ±5.0℃，降幅达到 70%，大幅提升超薄光伏玻璃厚度均匀性。
3.2 超薄光伏压延机
开发光伏玻璃大辊径压延辊，有效解决超高压力下压延辊变形大、承压不足、冷却不均的技术难题，实现压延辊横向温差、压力波动、区域环境均匀可控，保证成形质量;开发高动态响应矢量控制系统，实现上、下压延辊、过渡辊、退火窑等热端各传动站速度的闭环控制，完全同步控制上、下压延辊线速度，提升全线动态响应和控制精度;开发高转速、多速比齿轮传动系统，精准实现多级速差成形工艺，全面满足超薄光伏玻璃压延成形工艺需求。
4 “低变形传输、低耗散保温”复合退火技术
针对超薄光伏玻璃约在 670 ℃进入退火工段后，温度急剧下降，横向温差加大并分布不均，如图 7(a)所示，对变形量影响巨大的技术难题。根据变形点变化特性，开发低变形传输技术，设计多级变速传输及全承载支撑技术;开发立体网状温度控制技术，最终实现超薄光伏玻璃板弓形弯曲度降低至 0． 18%，波形弯曲度降低至 0.1%。为超薄光伏玻璃精密退火窑。
4.1 “缺陷反馈，优化切割”成套工艺
针对普通光伏玻璃生产线冷端多以单台自动化生产，全线自动化程度不高的技术难点。开发以超薄压光伏玻璃“缺陷检测、分析、反馈”、“优化切割”技术为核心，以“玻璃输送调配跟踪”、“堆垛系统”技术为辅助的联动、闭环、柔性控制系统，实现冷端全线联动，产品良率大幅提升。
4.2 超薄光伏玻璃智能工厂架构
开发超薄光伏玻璃生产分布式控制系统、制造执行系统，并与企业生产管理系统、产品自动识别系统高度集成。实施“大连线”系统，使玻璃从粉料入仓到深加工成品下线的全部工艺生产过程实现流程化，实现人、设备和系统之间的智能连接。首次将互联网、物联网等新一代信息技术与超薄光伏玻璃制造工业深度融合，创建超薄光伏玻璃智能化工厂控制与信息平台，建立超薄光伏玻璃生产大数据系统和“建材云信息服务平台”，突破传统玻璃制造工业生产模式，实现生产管控、设备管理、能源管理、供应链管理、办公、辅助决策等方面智能化应用，构建一个高效低耗、绿色环保的的智能化工厂。
5 结语
通过攻克超薄光伏玻璃的配方、熔化、成形及退火关键技术，提高玻璃的压延成形性能，实现对超薄光伏玻璃厚度和板面质量的精确控制，并实现 1.5～2.5mm 超薄光伏玻璃的工业化连续稳定生产。开发出具有自主知识产权的超薄光伏玻璃的成套工艺及生产装备，生产出满足轻薄光伏组件盖板及背板的原片玻璃，开创超薄光伏玻璃智能化工厂典型架构，实现超薄光伏玻璃智能化制造，保持关键技术世界领先，实现我国超薄光伏玻璃技术的重大突破，填补了光伏产业关键基础材料缺失，在国际竞争中抢占了技术制高点，推动了光伏组件轻量化发展，提升了我国光伏产业整体竞争力，有效增强了我国在本领域的国际话语权。
参考文献
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