摘要：随着全球人口的增加及科技的进步，人类对能源的需求量急剧增加，然而自上世纪80年代至今全球存在着能源短缺、环境污染和生态危机三大难题。面对以上问题，未来能源结构必然是向多元化、清洁化和高效化方向发展。联合国开发署就世界发展前景发表的报告指出，太阳能是最具开发潜力的可再生能源。基于此，对生产环境因素对光伏玻璃透过率的影响及控制进行研究，以供参考。

关键词：生产环境；光伏玻璃透过率；影响及控制

引言

太阳能作为一种新能源，具有无污染、可重复利用等优点，已成为新一代的主要能源。然而，随着光伏发电平价上网时代的到来，使光伏发电的平准化度电成本受到考验，降本增效已成为当前光伏产业发展的主要目标。光伏组件主要由太阳电池、涂锡铜带、光伏玻璃、EVA胶膜、背板、铝边框、硅胶、接线盒这8部分构成。其中，光伏玻璃作为光伏组件主要材料中成本占比较高的物料，其在技术上的提升已迫在眉睫。光伏玻璃的主要成分为SiO2，与普通建筑玻璃相比，其具有“超白”“高透”的特点。而光伏玻璃的透光率会直接影响光伏组件的光电转换效率。目前，普通光伏玻璃的透光率约为91%，而利用光的干涉原理在光伏玻璃上制备一层厚度约为120nm的多孔SiO2减反射膜（即单层镀膜）后，光伏玻璃的透光率可以达到93%左右。硅基太阳电池是目前光伏市场上最成熟的光伏器件，光伏镀膜玻璃是其重要组成部分。由于晶硅基光伏材料的禁带宽度为1.11～1.13eV，吸收开端为1000～1100nm，因此，光伏镀膜玻璃就必须在380～1100nm波长范围内具有足够高的透过率，以保证更多太阳光被硅吸收。提高光伏盖板玻璃的透光率的方法有很多，常见的有：降低原片玻璃中的含铁量，减少铁离子对光的吸收；对盖板玻璃进行压花处理，提高光线在玻璃和硅板之间的反射和散射路径，增加硅板对光的吸收；对光伏玻璃进行镀膜，利用相消干涉原理，减少其对太阳光的反射，提高太阳光的利用率。

1光伏发电概述

光伏发电通俗地讲就是太阳能发电，是利用半导体PN结的光生伏特效应而将光能直接转化为电能的一种技术。光生伏特效应的基本原理是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流并做功发电的一种效应。光伏发电系统由光伏方阵（由光伏组件串、并联而成）、支架、逆变器和必要的接网、储能设备等部分组成，是通过逆变器将光伏组件产生的直流电转化为交流电并最终并入电网或直接提供给人们使用的发电系统。由于太阳能资源取之不尽用之不竭，加之光伏发电系统寿命长达25年以上，且无废水废气排放、无噪光污染，电磁污染、噪声污染也极低，故光伏发电属于绿色清洁能源。光伏发电系统采用的是模块化设计，与其他发电系统相比还具有布置灵活、规模大小可控、施工方便、行业融合性强等特点，可以结合农业生产开展“农光互补”“林光互补”“渔光互补”等多种“光伏+”应用。还可以利用屋顶、棚顶或荒山、荒坡建设光伏电站并采取“全额上网”或“自发自用余电上网”等多种模式就近并入电网从而直接获得发电收入，非常适合在广大农村进行推广应用。大力发展光伏发电对我国新能源的开发利用、生态环境保护和可持续发展战略的实施都有着重要的作用。

2光伏发电的优势

2.1光伏发电技术成熟、先进

我国光伏产业链各环节的产业规模均占全球较高份额，企业规模和实力也位居全球前列，现已发展成为具有全产业链领先优势的科技产业，是我国领先世界且具有极大竞争优势的产业之一。同时，我国光伏产业不仅在主产业链环节上规模全球领先，而且已经形成了一套几乎包含所有光伏专用设备和配套辅材辅料的完整产业配套环境。我国光伏发电技术处于全球领先水平，各相关软件、设备的设计、生产核心技术均已牢牢掌握在自己手中，大力发展光伏发电不用担心“掐脖子”的问题。

2.2光伏发电资源充沛

太阳能是可再生的自然资源，利用其发电不受资源分布地域的限制，更不用考虑资源枯竭问题。光伏发电利用的是纯天然的资源，通过科学合理的设计后不会产生任何污染，不会破坏农村环境，高度符合当下社会的绿色环保发展理念，可为实现“生态宜居”的乡村振兴战略目标奠定基础。

2.3光伏发电可以促进先进技术的融合发展

基于光伏发电系统信息化程度高、建设形式灵活多样等特点，使之与现代农业工程技术、生物技术、生产技术、信息技术的融合都变得更加容易。通过与各种现代科学技术的有效融合，能够建立起一套技术先进、运行高效的农业生产系统，进而大量生产出优质的无公害绿色农产品，有效推动了农业经济的发展，可为加速我国农业产业现代化奠定基础。

3工艺控制点及管理

3.1金属铁管理

光伏玻璃对铁要求极为严格，金属铁主要为原材料铁和外来带入铁，外来带入铁含机械铁、外来铁等，为实现低铁的要求产线设计规划时的原料工艺设备选型监制及产线运行后现场防污染控制尤其重要。机械铁主要源于矿物原材料破碎运输设备以及原料上料配料输送等工艺设备长期磨损造成的，故进行原料工艺设计及工艺设备选型时，需考虑与物料接触的筒体、喂料口、下料溜口等钢体结构，均需采用高密度100万分子量以上的PE板作为内衬，并且做好现场监制工作，可有效延长PE板使用寿命并降低机械铁的带入量。机械铁随着原料工艺设备使用时长的逐步增加，需要定期对关键易磨损设备进行维护检修更换，制定合理检修维护计划。经生产总结，产线机械铁含量一般维持200g/d以内为正常，对生产造成的影响较低。外来铁主要源于现场设备维修，产线设备维修未得到合理管控，部分检修金属铁部件进入碎玻璃系统，造成检修期间外来铁出现剧增，如铆钉、螺栓、焊条等，若未得到适当处理对生产影响巨大。

3.2碎玻璃管理

碎玻璃作为外加原材料之一，作为配合料熔化有效的助熔剂，是玻璃生产企业宝贵的资源过低的碎玻璃比例会降低配合料的熔解效率，打破原有的熔化制度，料堆、泡界线及液流均会发生变化，降低产品质量，窑炉能耗升高；过高的碎玻璃比例，虽然可降低碎玻璃库存，但是大量使用时会造成玻璃成分的波动并且易产生二次气泡，降低玻璃产品性能，提高玻璃澄清难度。对于外购碎玻璃，碎玻璃在回收、储存、运输等环节中容易产生污染，会直接影响生产质量稳定性，因此，外购碎玻璃必须加强管控，严格控制碎玻璃的采购标准，采用专车专用的方式进行运输，降低运输车辆造成的风险。

4生产环境因素对光伏玻璃透过率的影响

在日常生产过程中，发现不同批次，使用相同镀膜液生产的成品光伏镀膜玻璃膜层表面有所不同。在不同空气相对湿度环境下进行镀膜实验来验证。在同一条生产线，同一镀膜间，控制其他镀膜工艺不变，通过除湿机控制镀膜间的空气相对湿度，在相对湿度较高（50%～55%）的环境中和相对湿度较低（40%～45%）的环境中进行镀膜生产对比。低湿度环境下得到的成品光伏镀膜玻璃在450～950nm波长的透过率要明显高于高湿度下得到的成品光伏镀膜玻璃的透过率，光谱波峰显著，几乎覆盖了整个可见光区域，仅在近红外段略低于高湿度下得到的成品光伏镀膜玻璃的透过率。这可能是高湿度下得到的成品光伏镀膜玻璃的膜层表面较粗糙，对短波长光产生显著散射而降低了透过率，而近红外段波长较长，受到影响较小，造成长波段透过率的提高。低湿度下得到的成品光伏镀膜玻璃平均透过率为94.33%，也高于高湿度下得到的成品光伏镀膜玻璃平均透过率。在较高空气相对湿度的环境中，水蒸气分压较高，空气中水分子就会吸附在镀膜后的玻璃表面，有机溶剂（酒精、异丙醇等）的挥发、成膜过程留下50～100nm的微孔中，而且膜层SiO2和水分子的结合能力远高于其与有机溶剂的结合力，因此在进入钢化炉前，膜层表面的水分很难挥发。在钢化过程中，由于水分子的存在，膜层表面发生不均匀团聚，部分微孔不能完全闭合，在最终的成品光伏镀膜玻璃表面留下少量的微孔。因此，要制备较高透过率的光伏镀膜玻璃，镀膜间空气相对湿度必须要作为一项重要的关键工艺参数进行控制，空气相对湿度严格控制在40%～45%为宜。

5趋势展望

5.1集中式和分布式并举推动光伏装机规模持续快速增长

以大基地为依托的集中式光伏发电成为压舱石。在《生物多样性公约》第十五次缔约方大会上提出，中国将大力发展可再生能源，在沙漠、戈壁、荒漠地区加快规划建设大型风电光伏基地项目。目前，第一期装机容量约1亿kW的大型风电光伏基地项目已有序开工，第二期项目申报工作已经启动。分布式光伏发电将成为中东部的增长极。2021年6月，国家能源局发布《关于报送整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》，要求整合资源实现集约开发。从2021年发展情况来看，中东部地区新增光伏发电装机规模中分布式占比约55%。随着新增可再生能源不纳入能源消费总量控制政策的落地实施，中东部地区作为能源消费大省，考虑土地资源紧张等客观实际，分布式光伏发电将有望再创新高。

5.2光伏发电技术加速迭代

大尺寸光伏电池将成为主流。由于能够获得更低的度电成本，近年来晶体硅电池单片尺寸不断向大尺寸发展，并实现市场占比的快速提升。将进一步延续这一趋势，182mm以上尺寸电池市场占比有望达到7成以上。N型电池有望快速增长。目前P型PERC电池占据9成以上的市场份额，N型电池尚在推广阶段，其发展速度取决于其与PERC电池的成本与效率的差异。行业持续提效降本、设备优化为N型电池的发展提供了机遇。

5.3光伏发电绿色环境价值将进一步凸显

《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的通知》（发改能源〔2017〕132号）明确，绿证是新能源发电量的环境属性证明和消费绿色电力的唯一凭证，光伏发电企业可以通过出售绿证获得环境价值收益。截至2021年底，全国累计绿证认购数量约62万张，对应6.2亿kW·h风光绿色发电量，参与绿证认购的企业涉及制造、电气、化工、服务等多个行业，其中制造业占比超过50%。随着我国碳达峰碳中和目标的深入推进、以及欧盟碳边境调节税的提出，目前社会绿色电力消费需求逐步提升，将进一步激发绿证市场活力，推动建立健全新能源环境权益交易体系，光伏等新能源绿色环境价值将进一步凸显。

结束语

不同组成的镀膜液、不同镀膜工艺都会对成品光伏镀膜玻璃的透过率产生很大影响。随着光伏玻璃镀膜市场的逐渐成熟，对成品光伏玻璃的透过率要求越来越高，其中镀膜间的空气相对湿度一直没有得到广泛的关注，也应被列入技术控制参数中。然而，大部分公司镀膜间湿度控制仅基于操作经验，对影响的机理少有研究，这使得控制的有效范围难以确定。

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