光伏组件玻璃研究

技术的改善、产品生产规模的扩大、成本的降低，和政府的大力支持及各项补贴政策的实施，大大地促进了太阳能产业的成长，也促使企业投入大量人力和物力研究太阳能电池的新技术及应用。其中，技术上的研究主要集中在提高太阳能电池的转换效率和延长使用寿命上，提高太阳能电池的转换效率则是重中之重。提高太阳能电池转换效率的主要途径首先通过不同的新工艺、新材料的应用提高太阳能电池本身的转换效率；其次是采用不同的透光材料，尽可能地提高对太阳能的吸收。为了提高透过率，目前企业普遍的做法是采用高透过率的超白玻璃，或者采用增透膜玻璃。另外一个研究方向则是产品应用，尤其是光伏建筑一体化的应用是目前大力发展的重心。而光伏建筑一体化所需要解决的主要是太阳能电池的组件性能、组件强度和安装方式等问题。其核心内容是如何在保证高转换率的前提下提高结构强度和延长使用寿命。
现在市场上的太阳能电池为了尽可能提高能量的吸收，基本上都采用3mm厚的玻璃作为基底材料。非钢化的3mm玻璃强度非常低，因此3mm玻璃如需应用在太阳能电池的封装上，为了达到一定的强度要求，必须对玻璃进行钢化处理。如果是进行光伏建筑一体化的应用，则应对玻璃及组件的要求更加严格，对幕墙的结构强度、寿命和安装等均需进行充分评估及测试。
现在普遍采用的太阳能电池的组装技术，是一个封装均采用先夹层，然后打热熔胶密封，再装框的过程。而夹层采用的材料则以EVA为主，而EVA胶片在建筑上的应用在实践过程中已经给出了否定的答案。因为现行的结构不仅需要框架起支撑作用，同时还需要在框架内打热熔胶对电池进行边部密封，这在很大程度上限制了太阳能电池在建筑上的应用。即使不考虑建筑所需的结构强度，以目前的热熔胶打胶方式，其打胶质量的好坏也直接影响到最终成品的寿命。
太阳能电池在安装后将接受来自大自然的考验：风压的变化、雨雪天气、温度的变化，某些情况下还需要经受冰雹、地震等极端恶劣天气的影响。许多太阳能电池企业在做好太阳能电池组件的同时，还需要将太阳能电池的框架进行非常精确的封装，以期解决日后使用时可能产生的各类问题。因此，很多太阳能电池封装企业提供的太阳能电池都将组框作为一个必要的工序。这从某种意义上也限制了太阳能玻璃在幕墙上的应用。
太阳能电池的工艺局限
由于玻璃有非常好的稳定性、抗老化性及耐紫外线性的特点，所以太阳能电池的封装透光部分目前大都用玻璃作为基材。鑫来成实业作为一

家玻璃企业，在进行太阳能电池封装的研发时，充分考虑了玻璃及胶片在太阳能电池中的重要性。
为了实现太阳能电池在建筑领域更加科学合理的应用，从玻璃本身出发，为了使其尽可能地吸收能量，太阳能电池尽量采用薄玻璃作为基材。目前太阳能电池均采用3mm钢化玻璃，而采用3mm钢化玻璃的主要原因是现有钢化工艺所能达到的极限（鑫来成实业除外），而目前绝大部分企业的钢化工艺均采用水平辊道式钢化。工艺本身的特色也决定了钢化后的玻璃存在两个无法解决的问题：一个是玻璃的辊道印（波纹），另一个则是玻璃的边部变形。众所周知，钢化工艺要求玻璃越薄，钢化急冷所需要的风压越高。3mm玻璃的钢化又是目前水平钢化炉所能做到的极限，无论是强对流炉还是连续炉，在钢化3mm玻璃时始终存在玻璃平整度及边部变形的问题，而平整度及边部变形对太阳能电池的封装又非常重要。
由于加热的温度均匀性及风栅冷却的均匀性等问题还存在明显的应力斑，对小于3mm厚度的玻璃，或者2mm的玻璃，目前的水平钢化炉均不能实现物理钢化。但对太阳能电池而言，降低玻璃厚度带来的好处则是显而易见的，以2mm玻璃与3mm玻璃相比，在380～1100nm有效能量吸收范围内的透过率高出2.5％左右。即使是超白玻璃，2mm的比3mm的透过率也有0.5％的提高。鑫来成实业针对超薄玻璃进行了大量的开发研究，最终生产出厚度为2mm，且有非常高强度和柔韧性的钢化玻璃。
作为光伏建筑一体化的另外一个重要议题则是，太阳能电池目前采用的EVA胶片不适用于在建筑上安装及施工，如何将太阳能的夹层方式回归到传统的PVB胶片。虽然现在太阳能电池使用的EVA胶片均经过特殊的工艺进行了处理，其耐紫外线性能有明显的改善，但EVA胶片的强度及抗老化性始终得不到完好的解决，而采用PVB胶片做光伏建筑一体化的太阳能电池则采用传统的层压模式，即预热预压（加热抽真空）———高压釜的模式，而高压釜的压力和温度一般均在1.2MPa和140℃，此种操作容易造成电池片的断裂损毁。鑫来成实业针对太阳能电池的特性对此工艺也进行了相应改进。
太阳能电池的封装还存在一个非常突出的矛盾就是边部的密封。现有的太阳能电池，无论是EVA还是PVB夹层，均无法实现太阳能电池的边部密封，其密封的模式均采用太阳能电池与框架之间的密封形式。因此在很多情况下，所谓的太阳能电池封装，其最终产品是带框的太阳能电池。这种封装模式在很大程度上也限制了光伏建筑一体化的发展。鑫来成实业则提供了一种全新的电池封装模式，为太阳能电池的应

用开辟了一个新领域。
鑫来成实业采用2mm钢化玻璃、PVB胶片及太阳能电池本身的边部热熔丁基胶密封，可有效提高太阳能电池的能量吸收率及寿命，实现光伏建筑一体化的应用。
先进的太阳能玻璃工艺
玻璃在受到外力的情况下，会产生相应的应力。应力产生的原因可能有好多种，一旦外界的张力大于玻璃的抗拉强度及抗压强度，就会导致玻璃破裂。作为太阳能电池的玻璃，一般都会采用3mm的薄玻璃，而钢化前的3mm玻璃所承受的压力非常有限。
如果材料的张应力超过临界值，就会导致玻璃损坏及破裂。一般来讲，玻璃破裂的发生根据阻力最小原则，边部缺口越深，玻璃受到冲击的力越大，冲击面越小，玻璃破裂发生的情况越多。
没有任何缺口的理想的玻璃边能承受非常大的荷载。但理想的无损伤的玻璃边在实际玻璃加工业中是不可能存在的。玻璃在切割后，总归有大小不同的切口存在，即使微小的切口都会影响玻璃的载荷。不管是玻璃切割还是掰片，无论是机器操作还是人工操作，玻璃的边部不可避免地会出现缺口及裂口。
玻璃边部或者表面的裂口越深，导致玻璃破裂所需的力（张力）越小，同时导致玻璃破裂的温差及施加的力也越小。
太阳能玻璃的加工流程各公司均大同小异，都经过切裁、磨边、打孔（挖角）和钢化等过程。但按缺口理论而言，玻璃的切割、磨边、钢化对玻璃非常重要，任何一个环节出问题都可能导致玻璃破损。由于太阳能电池本身成本及损耗控制的特殊性，在太阳能电池的整个生产流程中需在各个环节都要非常注意玻璃的质量。
首先是玻璃的切割。目前太阳能电池的封装均需要进行夹层处理，做夹层玻璃需要玻璃的尺寸尽可能相同，保证夹层工艺的可靠和稳定。
其次边部处理需要进行C形边的磨边处理。按照上述理论，边部处理工艺的好坏对玻璃破损影响极大。作为太阳能电池组件的一部分，玻璃本身需要一定的强度和柔韧性，以保护内在的硅电池安全，同时也需要非常优秀的边部质量，尽可能减少玻璃边部的缺口，避免玻璃在后续的封装、安装、使用过程中破损而造成巨大损失。鑫来成实业根据超薄玻璃的特点，开发了全新的KSR磨边系统，采用金刚轮和金刚砂带两种模式，在完成高速磨边（1200mm*600mm，2mm，7秒）的同时，其边部质量非常均匀，KSR磨边系统能有效减少缺口、爆边、崩角等问题。
太阳能玻璃的另外一个特殊应用是，需要在薄玻璃上进行打孔或者进行挖角等操作。
鑫来成实业专门针对薄玻璃研发了立式水切割，实现高速稳定的打孔，

C形磨边（立式水切割同样能在7秒内完成直径35mm孔的切割及C形磨边），同时还充分保证了孔边部的磨边质量。
鑫来成实业提供一项全新的钢化技术（GHL）———气浮式全自动玻璃钢化炉，采用了革命性的非接触式平板系统,玻璃在加热过程中始终浮在空气浮垫上，避免了与底部平板的接触，同时采用特殊的陶瓷喷嘴系统，实现高精度的双向气流（对流系统），达到了玻璃上下表面均匀的能量获得量。这项设计能够保证钢化普通白玻、着色玻璃、镀膜玻璃(包括TCO)等都可获得极高的玻璃平整度。实时的热动态平衡系统首次被引进到陶瓷热流喷嘴系统中，可以实现整个加热部分的热动态过程始终保持在一个相对平衡的状态。不管材料何种结构（尺寸、厚度、形状、镀膜状况等），通过对流及热辐射的相互配合，可以在短时间内将玻璃100％地均匀加热，保证玻璃边部区域极好的温度均匀性。由于其精确的热动力学及热流量技术的应用，配合新的控制技术及有效的保温性能，相对于市场上现有的钢化炉，GHL的设计能够大大节省钢化时的能量消耗。
钢化后玻璃的结构均匀性、密度分布及表面张力等也达到了前所未有的高度。GHL钢化的玻璃有极高的抗冲击能力，它可以达到极大的弯曲度而不破裂，当玻璃受到高的压力或者冲击时，玻璃能产生极大的变形量。经GHL钢化的玻璃有极佳的光学性能，它避免了传统水平钢化炉辊道波纹造成的变形，其风压系统还最大程度地减少了应力斑，在保证产品质量稳定性的同时，其光学性能可以达到普通浮法玻璃的视觉效果，但是其强度是普通浮法玻璃的好几倍。鑫来成实业在钢化炉上的创新设计及研发，使得整个钢化工艺过程能非常完美地实现钢化2mm的超薄玻璃。鑫来成实业的钢化玻璃在提供了相对较高安全系数的前提下，不仅节省了材料及重量，同时为设计及生产提供了一种新的拓展空间。2mm玻璃柔韧性好、抗压强度大、表面平整度高、质量轻，对太阳能电池而言，不仅有透过率上的优势，同时还为其结构上的安全性提供了必要保障，为建筑工程人员和设计人员提供了更多更丰富的选择。
鑫来成实业在太阳能电池玻璃上的多个创新研究，为太阳能电池的应用提供了全新的思路，不仅提高了玻璃的透过率，同时还通过磨边和钢化工艺，有效提高了玻璃的强度，为光伏建筑一体化作了充分准备。
全新的太阳能模块组装工艺
鑫来成实业不仅提供全新的太阳能电池玻璃加工技术，同时还提供全新的太阳能模块组装技术。如今完成一个太阳能光伏建筑，许多太阳能电池企业都是在做好太阳

能电池组件的同时，将太阳能电池的框架进行非常精确的封装，然后再运到工地上进行拼接安装，而且其结构也是单一的四边简支形式。太阳能电池作为幕墙的一部分，由于受到太阳能电池封装技术的限制，很难体现幕墙的多样性特色。鑫来成实业提供全新的电池封装技术，可以完美地解决太阳能电池组件的封装问题。
首先，鑫来成实业独创了太阳能电池边部密封新方式，在玻璃板的边缘部位，或者打孔的位置，按照指定的宽度及夹层胶片的厚度涂热熔丁基胶，打胶设备能精确控制出胶量，保证压合后的效果。此种打胶密封方式实现了太阳能电池本身的密封，密封效果相对于采用框架密封，其稳定性将得到大大提高，而此种方式带来的不仅仅是太阳能电池寿命的保障，同时还实现了安装方式的革新，摒弃了凡是太阳能玻璃都需要包框的既定模式，可以为隐框、半隐框和点式幕墙的设计提供更多的元素。实现幕墙设计及安装的多元化，尤其是为设计师提供更多的思维空间，为光伏建筑一体化提供更加广阔的发展前景。
其次，鑫来成实业采用PVB取代EVA作为太阳能电池的夹层材料，而选择PVB材料作为夹层需要解决的是PVB胶片与玻璃的黏结强度，在加工和后续使用过程中，保证PVB胶片的耐热性、耐湿性、耐辐照性等物理性能达到指标，其冲击性和抗风压性的力学性能也能达到幕墙要求。鑫来成实业采用特殊的加热抽真空方式完成PVB胶片和玻璃的压合，在保证PVB胶片内气体排出的同时，胶片和玻璃之间有优秀的黏结力，然后采用0.1～0.3MPa的低压釜进行再处理，实现普通夹层制作工艺达到的机械强度和理化性能。