高反射釉料抗沖擊性能的影響*

趙田貴

(江蘇拜富科技股份有限公司 江蘇 宜興 214221)

近年來隨著光伏行業(yè)的高速發(fā)展，雙面電池和雙玻組件的技術(shù)進(jìn)步，雙玻電池組件得到了越來越多的應(yīng)用，需求量也不斷增加。使用普通背板玻璃的雙玻組件因?yàn)殡姵仄g隙透光問題，會(huì)導(dǎo)致部分光線的流失，光電轉(zhuǎn)化率降低，于是背板絲印釉料玻璃(簡(jiǎn)稱鍍釉玻璃)應(yīng)運(yùn)而生[1]。基于電池組件的使用環(huán)境，在戶外會(huì)遇到砂石、冰雹等惡劣環(huán)境，要求玻璃要有良好的抗沖擊性能[2]。

圖1 鍍釉玻璃

由于玻璃尺寸越做越大，組件廠發(fā)現(xiàn)背板鍍釉玻璃在安裝成組件以及在做載荷測(cè)試過程中，玻璃的破片率越來越高，經(jīng)濟(jì)損失較大。行業(yè)中相關(guān)技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)非鍍釉玻璃經(jīng)過鋼化后，其抗沖擊強(qiáng)度可以滿足組件廠要求，而鍍釉玻璃的抗沖擊強(qiáng)度大大減弱。這說明玻璃受到高反射釉料的影響，導(dǎo)致其強(qiáng)度的降低。故減少高反射釉料對(duì)鋼化后玻璃的抗沖擊性能影響，以降低玻璃破片率是行業(yè)內(nèi)迫在眉睫的問題。

1 抗沖擊測(cè)試方法

背板鍍釉玻璃是將高反射釉料通過絲網(wǎng)印刷在玻璃上，然后經(jīng)過鋼化得到的玻璃，釉料牢牢的附著在玻璃上，如圖1所示。玻璃上白色部分即為高反射釉料，空白方格內(nèi)對(duì)應(yīng)電池片區(qū)域。

圖2 落球區(qū)域及測(cè)試

目前行業(yè)內(nèi)光伏玻璃廠在檢測(cè)抗沖擊強(qiáng)度方法是使用質(zhì)量為227 g的實(shí)心鋼球自由落體，沖擊玻璃來進(jìn)行抗沖擊強(qiáng)度測(cè)試。以每隔5 cm提高落球高度(30 cm起落)，直至玻璃破碎為止，未破碎時(shí)最大的落球高度即為落球抗沖擊強(qiáng)度。落球的位置不同，其落球高度也不同，有玻璃絲印面空白區(qū)(圖2：B)、絲印面釉料交叉區(qū)；非絲印面空白區(qū)、非絲印面線條交叉區(qū)(圖2：C)。通常絲印面空白區(qū)抗沖擊最好，落球能到1米以上，主要是由于該區(qū)域沒有釉料，不受釉料減弱強(qiáng)度的影響；非絲印面線條交叉區(qū)最脆弱，抗沖擊強(qiáng)度最差，如圖2所示。本論文中抗沖擊測(cè)試均在非絲印面線條交叉區(qū)。

2 高反射釉料膨脹系數(shù)的影響

高反射釉料由玻璃粘結(jié)劑和功能增白粉，以及調(diào)墨油按一定比例組成。鍍釉玻璃經(jīng)過烘干鋼化后，釉料粘附在玻璃上，這主要是由于釉料中玻璃粘結(jié)劑經(jīng)過高溫加熱后(680 ℃～720 ℃)，玻璃粘結(jié)劑發(fā)生軟化熔融，并且與玻璃表面相互滲透和反應(yīng)形成中間層，冷卻后的釉料在玻璃表面上具有一定的附著力。玻璃和釉料從高溫加熱再經(jīng)過急冷處理工藝兩者都會(huì)收縮，如果兩者的膨脹系數(shù)比較一致則兩者收縮一致，中間層不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。如果兩者的膨脹系數(shù)相差較大則兩者收縮不一致，中間層就會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，這樣會(huì)對(duì)抗沖擊造成較大的影響。不同膨脹系數(shù)的釉料對(duì)鍍釉玻璃抗沖擊性能(非絲印面線條交叉處)的影響如表1。光伏玻璃廠家的玻璃膨脹系數(shù)在8.4×10-6/℃(320 ℃)。從表1可以看出，釉料的膨脹系數(shù)越大或越小，鍍釉玻璃的抗沖擊落球高度較低，而釉料的膨脹系數(shù)接近玻璃的膨脹系數(shù)(8.0～8.5×10-6/ ℃)，其抗沖擊落球高度最高。故兩者膨脹系數(shù)相差過大，無論是壓應(yīng)力還是張應(yīng)力，都會(huì)影響抗沖擊性能。

表1 不同膨脹系數(shù)的釉料對(duì)鍍釉玻璃抗沖擊性能的影響

3 高反射釉料厚度的影響

通常正常絲印釉料的厚度在20～25 um，由于高反射釉料是通過傳統(tǒng)的絲印工藝涂敷在玻璃表面，其精細(xì)程度較差，導(dǎo)致同一塊玻璃上的不同部位，其絲印釉料的厚度相差較大，一般厚度差會(huì)達(dá)5～8 um左右。同樣的釉料在不同的絲印設(shè)備上使用，其厚度差有可能會(huì)相差10 um以上。不同絲印釉料的厚度對(duì)鍍釉玻璃抗沖擊落球的影響如表2。從表2中可以看出，釉料厚度越薄，其玻璃抗沖擊落球越好。這主要是由于釉料厚度越厚，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，故而施加較小的外力，就會(huì)導(dǎo)致鍍釉玻璃破碎，抗沖擊強(qiáng)度就差。但釉料的厚度不能過薄，因?yàn)橛粤显奖?，反射率?huì)越低。故應(yīng)盡量保持釉料的厚薄一致。

表2 絲印釉料的厚度對(duì)鍍釉玻璃抗沖擊性能的影響

4 高反射釉料固含量的影響

高反射釉料由無機(jī)粉體和有機(jī)調(diào)墨油組成，在絲印釉料厚度一致的情況下，其固含量越低鍍釉玻璃的強(qiáng)度越好。這主要是由于鍍釉玻璃在鋼化爐過程中，釉料會(huì)吸熱，那么玻璃相對(duì)來說就會(huì)吸熱減少，在冷卻鋼化過程中，玻璃鋼化就相對(duì)不夠充分，從而降低了鍍釉玻璃的抗沖擊性能。釉料的固含量主要有兩個(gè)方面決定，一是制備釉料過程中放入調(diào)墨油比例的多少，通常調(diào)墨油占釉料中25%左右；二是在使用釉料前添加稀釋劑的量。固含量越低，鍍釉玻璃的抗沖擊強(qiáng)度越好。釉料的固含量降低會(huì)影響反射率偏低，故不能太低，需要一個(gè)平衡值。

綜上所述，得到以下結(jié)論：高反射釉料的膨脹系數(shù)越大或越小，鍍釉玻璃的抗沖擊落球高度較低，而釉料的膨脹系數(shù)接近玻璃的膨脹系數(shù)其抗沖擊落球高度最高。釉料厚度越薄其玻璃抗沖擊強(qiáng)度越好。釉料的固含量越低鍍釉玻璃的抗沖擊強(qiáng)度越好。