製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備及其製作方法與流程
2023-10-23 17:17:22 2
本發明屬於機械技術領域，涉及一種鍍膜工藝，特別是一種製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備及其製作方法。
背景技術：
隨著全球經濟的迅猛發展，能源與環境問題日益突出，各國政府均大力支持和發展清潔能源與可再生能源。其中，太陽能作為最重要的可再生能源，在最近10年得到了成幾何級的增長。2015年全球光伏發電裝機新增容量為59GW，比2014年增長33％。更長遠來看，IHS預測光伏發電安裝量在未來5年內將每年以10.5％的增長率遞增，在2020年將達到96GW。
為提高光伏產品的競爭力，最有效的途徑之一是提高太陽電池的轉換效率。除了通過各種技術手段提高電池片本身的轉換效率外，在提高其封裝材料---光伏玻璃的透光率和耐候性等方面也得到了長足的發展。目前主流的技術方案是在光伏玻璃表面鍍減反射膜，即採用溶膠凝膠法，在光伏玻璃表面塗覆一層或多層薄膜材料，以降低在特定波段光譜的反射，從而提高光伏玻璃的透光率。在玻璃表面實施鍍膜的方式包括輥塗法、噴塗法和表面刻蝕法等，其中輥塗法因實施方便得到最廣泛的應用。
然而，目前所有的技術方法，都不能很好的解決鍍膜膜層均勻性的問題。噴塗法鍍膜過程中，噴槍中心鍍膜液富集多，造成花斑；表面刻蝕法因壓花玻璃表面成分難以均一，導致刻蝕反應的速度不一致造成膜厚不均勻；即使均勻性最好的輥塗法，受制於玻璃厚薄差、輥道傳輸抖動等多種因素的制約，也難以達到高精度的一致性。在鍍膜均勻性無法進一步提高的情況下，市場只能接受鍍膜膜層厚度規格為+/-10nm的公差。其結果一方面造成組件的色差影響外觀，另一方面由於鍍膜玻璃各區域透光率不一致造成熱斑效應，影響組件的耐久性。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種通過改進設備結構、工藝操作及工藝參數，以達到鍍膜厚度精準、均一的製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備及其製作方法。
本發明的目的可通過下列技術方案來實現：製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備，包括傳送帶機構、氣溶膠噴霧機構、鋼化爐和控制臺，所述傳送帶機構位於下方，所述氣溶膠噴霧機構、鋼化爐按工藝次序前、後設置在所述傳送帶機構上，所述傳送帶機構包括用於玻璃板輸送的傳送帶，所述氣溶膠噴霧機構包括鍍膜室，所述鍍膜室架設在所述傳送帶上，所述鍍膜室內設置霧化腔室，所述霧化腔室的底部設置噴嘴，所述噴嘴的嘴口正對所述傳送帶，所述霧化腔室的頂部設置兩個進口，一個進口通過供液管連接鍍膜液儲料罐，所述供液管上串接蠕動泵，另一個進口通過供氣管連接儲氣罐，所述供氣管上串接增壓泵，所述控制臺內設置控制主板，所述控制主板通過電控連接所述傳送帶機構、蠕動泵、增壓泵、噴嘴及鋼化爐。
本製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備中，玻璃板為超白壓延玻璃基板，超白壓延玻璃基板的上表面為絨面，下表面為布紋面，需在其上表面塗覆多孔二氧化矽減反射膜。
在上述的製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備中，所述傳送帶機構還包括傳送電機、主動齒輪、從動齒輪及鏈條，所述傳送帶的兩邊沿上固設上述鏈條，所述傳送電機的輸出軸固穿上述主動齒輪，所述主動齒輪、從動齒輪均與所述鏈條形成嚙合連接，所述控制主板通過電控連接所述傳送電機。
在上述的製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備中，所述霧化腔室具有漏鬥型內腔，所述漏鬥型內腔的大口朝上，小口朝下，所述小口的底端為尖嘴型的所述噴嘴，所述噴嘴內設置閥門，所述控制主板通過電控連接所述閥門。
運用上述設備製作鍍膜玻璃的製作方法，包括以下操作步驟：
1)、選用濃度為2.5％的鍍膜前驅液體存儲於鍍膜液儲料罐中；採用氮氣作為霧化氣存儲於儲氣罐中；
2)、通過控制臺操控傳送帶以5m/min～15m/min的勻速傳輸玻璃板；通過控制臺操控蠕動泵將鍍膜液儲料罐中的鍍膜前驅液體泵入霧化腔室中，通過控制臺操控增壓泵將儲氣罐中的氮氣以10bar～20bar的壓強泵入霧化腔室中；
3)、鍍膜前驅液體與氮氣在霧化腔室中進行射流式混合霧化，漏鬥型內腔使混合後的氣液逐漸增壓，最終通過細小的噴嘴以20ml/min～30ml/min的流量形成高速氣流，產生的負壓帶動液體或其它流體一起噴射到阻擋物上，在高速撞擊下向周圍飛濺使液滴變成霧狀微粒噴出後形成氣溶膠；
4)、傳送帶輸送玻璃板進入鍍膜室，氣溶膠吸附在玻璃板的表面形成一層均勻的霧化溼膜；
5)、傳送帶繼續向後輸送玻璃板，而後玻璃板進入鋼化爐，通過控制臺操控鋼化爐進行溫度大於600℃,時間大於60秒的鋼化、固化操作，使玻璃板表面的溼膜轉變成幹膜，即形成多孔二氧化矽減反射膜。
在上述的製作方法中，在步驟1)中，2.5％的鍍膜前驅液體中主溶劑為異丙醇。
在上述的製作方法中，霧化濃度、噴嘴流量和玻璃板傳送速度決定鍍膜厚度，當調控泵氣壓力越大導致霧化濃度越高，噴嘴流量越大,玻璃板傳送速度越慢,膜厚就越厚；反之，膜厚就越薄。具體膜厚調控方法：首先根據理論計算需要的量,根據生產線的運行速度,然後設置噴嘴流量,最後根據實際測量結果再進行微調。
與現有技術相比，本製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備及其製作方法具有以下特點：
1、本技術結合了噴塗鍍膜的速度優勢，浸泡式鍍膜的高品質以及滾塗鍍膜的原材料高效利用的特性。
2、鍍膜前驅體通過密封管道輸送，在經過霧化實施鍍膜前不與空氣接觸，保證了鍍膜液不受外界環境的汙染，利於得到優質的減反射膜層。
3、本方法鍍膜前驅體經過霧化後分散為氣溶膠，具有極其優良的分散均一性，氣溶膠再在玻璃表面沉積，得到的膜層厚度十分均勻，同一片玻璃上各點膜厚的公差可以控制在+/-2nm。
4、本方法可以採用多種手段，十分方便和精確的調節膜層厚度，以滿足不同用戶的要求。膜厚的調節方法可以通過改變霧化腔體內的霧化氣體濃度、噴嘴流量以及玻璃運行速度等多種手段進行。
本發明所闡述的方法，經濟性強，並能顯著提高膜層質量，既適用於實驗研究，也適用於工業化生產。
附圖說明
圖1是本製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備的示意圖。
圖中，1、蠕動泵；2、增壓泵；3、鍍膜室；4、霧化腔室；5、玻璃板。
具體實施方式
以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。
如圖1所示，本製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備，包括傳送帶機構、氣溶膠噴霧機構、鋼化爐和控制臺，傳送帶機構位於下方，氣溶膠噴霧機構、鋼化爐按工藝次序前、後設置在傳送帶機構上，傳送帶機構包括用於玻璃板5輸送的傳送帶，氣溶膠噴霧機構包括鍍膜室3，鍍膜室3架設在傳送帶上，鍍膜室3內設置霧化腔室4，霧化腔室4的底部設置噴嘴，噴嘴的嘴口正對傳送帶，霧化腔室4的頂部設置兩個進口，一個進口通過供液管連接鍍膜液儲料罐，供液管上串接蠕動泵1，另一個進口通過供氣管連接儲氣罐，供氣管上串接增壓泵2，控制臺內設置控制主板，控制主板通過電控連接傳送帶機構、蠕動泵1、增壓泵2、噴嘴及鋼化爐。
本製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備中，玻璃板5為超白壓延玻璃基板，超白壓延玻璃基板的上表面為絨面，下表面為布紋面，需在其上表面塗覆多孔二氧化矽減反射膜。
傳送帶機構還包括傳送電機、主動齒輪、從動齒輪及鏈條，傳送帶的兩邊沿上固設上述鏈條，傳送電機的輸出軸固穿上述主動齒輪，主動齒輪、從動齒輪均與鏈條形成嚙合連接，控制主板通過電控連接傳送電機。
霧化腔室4具有漏鬥型內腔，漏鬥型內腔的大口朝上，小口朝下，小口的底端為尖嘴型的噴嘴，噴嘴內設置閥門，控制主板通過電控連接閥門。
運用上述設備製作鍍膜玻璃的製作方法，包括以下操作步驟：
1)、選用濃度為2.5％的鍍膜前驅液體存儲於鍍膜液儲料罐中；採用氮氣作為霧化氣存儲於儲氣罐中；
2)、通過控制臺操控傳送帶以5m/min～15m/min的勻速傳輸玻璃板5；通過控制臺操控蠕動泵1將鍍膜液儲料罐中的鍍膜前驅液體泵入霧化腔室4中，通過控制臺操控增壓泵2將儲氣罐中的氮氣以10bar～20bar的壓強泵入霧化腔室4中；
3)、鍍膜前驅液體與氮氣在霧化腔室4中進行射流式混合霧化，漏鬥型內腔使混合後的氣液逐漸增壓，最終通過細小的噴嘴以20ml/min～30ml/min的流量形成高速氣流，產生的負壓帶動液體或其它流體一起噴射到阻擋物上，在高速撞擊下向周圍飛濺使液滴變成霧狀微粒噴出後形成氣溶膠；
4)、傳送帶輸送玻璃板5進入鍍膜室3，氣溶膠吸附在玻璃板5的表面形成一層均勻的霧化溼膜；
5)、傳送帶繼續向後輸送玻璃板5，而後玻璃板5進入鋼化爐，通過控制臺操控鋼化爐進行溫度大於600℃,時間大於60秒的鋼化、固化操作，使玻璃板5表面的溼膜轉變成幹膜，即形成多孔二氧化矽減反射膜。
在步驟1)中，2.5％的鍍膜前驅液體中主溶劑為異丙醇。
霧化濃度、噴嘴流量和玻璃板5傳送速度決定鍍膜厚度，當調控泵氣壓力越大導致霧化濃度越高，噴嘴流量越大,玻璃板5傳送速度越慢,膜厚就越厚；反之，膜厚就越薄。具體膜厚調控方法：首先根據理論計算需要的量,根據生產線的運行速度,然後設置噴嘴流量,最後根據實際測量結果再進行微調。
具體實驗實例為：
鍍膜前驅體濃度採用2.5％，主溶劑為異丙醇，最終有效成分為二氧化矽的鍍膜液，霧化氣體壓力為15bar,噴槍流量為25ml/min,玻璃板5運行速度為9m/min，利用以上參數實施鍍膜。經過鋼化後採用橢偏儀測量9個點的光學膜厚，所得結果如下：
本製備太陽電池用鍍膜玻璃的設備及其製作方法具有以下特點：
1、本技術結合了噴塗鍍膜的速度優勢，浸泡式鍍膜的高品質以及滾塗鍍膜的原材料高效利用的特性。
2、鍍膜前驅體通過密封管道輸送，在經過霧化實施鍍膜前不與空氣接觸，保證了鍍膜液不受外界環境的汙染，利於得到優質的減反射膜層。
3、本方法鍍膜前驅體經過霧化後分散為氣溶膠，具有極其優良的分散均一性，氣溶膠再在玻璃表面沉積，得到的膜層厚度十分均勻，同一片玻璃上各點膜厚的公差可以控制在+/-2nm。
4、本方法可以採用多種手段，十分方便和精確的調節膜層厚度，以滿足不同用戶的要求。膜厚的調節方法可以通過改變霧化腔體內的霧化氣體濃度、噴嘴流量以及玻璃運行速度等多種手段進行。
本發明所闡述的方法，經濟性強，並能顯著提高膜層質量，既適用於實驗研究，也適用於工業化生產。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
儘管本文較多地使用了蠕動泵1；增壓泵2；鍍膜室3；霧化腔室4；玻璃板5等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。