第４３卷第２期 ２０１５年４月 玻璃与搪瓷 ＧＬＡＳＳ＆ＥＮＡＭＥＬ Ｖｏ１．４３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１５ 光伏压延玻璃花型角对透过率的影响 杨柯，魏永强 安阳４５５０００） （河南安彩高科股份有限公司，河南摘要：根据光伏压延玻璃的实际使用情况研究了压花面朝下时花型角对光学性能的影响，利用菲 涅尔公式以及几何光学定律计算了不同花型角的光伏压延玻璃在光线垂直入射和斜入射情况下 的透过率，并和无花型时的平面玻璃的透过率进行了对比，结果表明：垂直入射时只有花型角在 １２０。一１４０。时能起到增加透过率的作用；斜入射时由于光线在花型左侧面发生全发射，综合来看 压花玻璃的透过率不如平面玻璃的透过率。 关键词：压延玻璃；花型；透过率 中图分类号：ＴＱ１７１．７２ ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—２８７１（２０１５）０２—００３８—０５ ＤＯＩ：１０．１３５８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇ．ｅ．１０００—２８７１．２０１５．０２．００９ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｎｇｌｅｓ ｏｆ Ｔｅｘｔｕｒｅ ｆｏｒ ＰＶ Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｇｌａｓｓ ｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ＹＡＮＧ ，ＷＥｉ ＹＯｎｇ—ｑｉａｎｇ （Ｈｅｎａｎ Ａｎｃａｉ Ｈｉｇｈ—Ｔｅｃｈ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｙａｎｇ ４５５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＰＶ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｇｌａｓｓ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｎｇｌｅｓ ｏｆ ｔｅｘｔｕｒｅ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｆａｃｅｄ ｄｏｗｎ，ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｆ ＰＶ ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｇｌｅｓ ｏｆ ｔｅｘｔｕｒｅ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｓ ｆｏｒｍｕｌａ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｗｓ ｏｆ ｇｅｏｍｅｔ— ｒｉｃａｌ ｏｐｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｇｌａｓｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｇｌｅｓ ｏｆ ｔｅｘｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｎｏｎ—ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｆｌａｔ ｇｌａｓｓ ｗａｓ ａｌｓｏ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｅｘｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ １ ２０。ａｎｄ １ ４０。ｃｏｕｌｄ ｉｍ— ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ａｔ ｎｏｒｍａｌ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ．Ｔａｋｅｎ ｔｏｇｅｔｈｅｒ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ｏｆ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｇｌａｓｓ ｉｓ ｎｏｔ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｎｏｎ—ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｆｌａｔ ｇｌａｓｓ ａｔ ｏｂｌｉｑｕｅ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ＯＣ— ＩＪｆｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ １ｅｆｔ ｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈ ｔｅｘｔｕｒ ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＶ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｇｌａｓｓ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ０ 简介 光伏玻璃是指应用于太阳能电池上、同普通玻璃相比具有含铁量低、透过率高的玻璃。作为太阳能电池 组件的面板，起到保护太阳能电池不受外界损伤，以及为电池提供更多太阳能的作用。其中光伏压延玻璃的 生产工艺为压延法，压延法是利用压延机将从熔窑中出来的玻璃液成型，然后进入退火窑退火。压延机的上 收稿日期：２０１４－１２—１８ 第４３卷第２期 玻璃与搪瓷 ・ ９・ 辊为带有一定粗糙度的光辊，下辊为带有各种花纹结构的压花辊，成型后会在玻璃上形成相应的花型结构。 一般认为在光伏玻璃上压花的作用主要有两种，一是提高玻璃的透光率；二是增加与玻璃下层ＥＶＡ（乙烯一 醋酸乙烯共聚物）之间的黏接强度。资料上介绍花型结构对玻璃透光性能的研究较少，并且都以花型面朝 上作为研究基础。 本文根据光伏玻璃的实际使用情况研究了花型面朝下时花型角对玻璃光学性能的影响。 １ 垂直入射时花型角对透过率的影响分析 国内外的学者都是以花型面朝上进行分析玻璃花 型对透过率的影响。Ｂｌｉｅｓｋｅ等…模拟分析了金字塔结 构花型面朝上时对玻璃透过率的影响，指出金字塔花型 面朝上时能有效增强透过率。Ａｎｄｒｅａｓ Ｎｏｓｉｔｓｃｈｋａ 分析 了金字塔压花玻璃Ａｌｂａｒｉｎｏ—Ｐ花型面朝上时的陷光作 ＥＶＡ 用，并将压花玻璃和平面玻璃制作成组件进行功率测 试，指出Ａｌｂａｒｉｎｏ－Ｐ相对于平面玻璃功率提高３％以上。 国内的苗向阳 也以花型面朝上为基础分析了不同花 图１太阳能电池结构示意图 背板 型角对透过性能的影响。但光伏玻璃在封装成电池组件时，花型面朝向组件内部，和ＥＶＡ直接接触（如图１ 所示）。光伏压延玻璃的上表面带有一定的粗糙度，为简化计算，将其视为光面。太阳光从压花玻璃的光面 进入玻璃，从花型面透过后经过ＥＶＡ到达电池片。这和花型面朝上使用有本质不同，花型面朝上时，光线是 从折射率较低的空气入射到折射率较高的花型面中，相反，花型朝下时，光线从空气入射到压花玻璃的光面， 折射后再次人射到花型面，然后从折射率高的玻璃中透出到折射率较低的空气中。因此分析压延玻璃花型 对透过率的影响必须结合它的实际使用情况进行分析。 根据菲涅尔公式，当太阳光从一种介质入射到另一种介质 时，会在两种介质的界面上发生反射和折射。利用菲涅尔公式 计算反射光线和折射光线的能量，并根据几何光学定律跟踪物 体表面产生的反射光线和折射光线的传播路径，即可计算出光 线在玻璃内部经过多次折射和反射后透过的能量。 光线从压延玻璃光面射人、花型面透出，从折射率较高的 玻璃 玻璃穿过到折射率较低的空气中，根据全反射原理，如果光线 在花型面上的入射角大于临界角时会发生全反射现象，即没有 光线从花型面透过玻璃。光伏玻璃的折射率为１．５２，空气的折 射率为１．０，可知发生全反射时的临界角为４１。，即当光线垂直 ／＼ 、 ／＼ 图２ ９０。花型角全反射示意图 入射时，如果花型角小于９８。（入射角＞４１。），就会在花型面发 生全反射，如图２所示的花型角 为９０。（入射角Ｒ＝４５。）的光 线传播路径图。因此仅考虑１００。、１１０。、１２０。、１３０。、１４０。、１５０。和１６０。的７种花型角对光学性能的影响。 根据菲涅尔公式，光从折射率为ｎ 的介质以０ 的入射角进到折射率为ｎ 的介质时，如果不考虑玻璃对 光线的吸收，透过率可用下式计算 ： 透射能量ｐ分量： ＝ｎ￣ｃｏｓ ０，）（ 透射能量ｓ分量：拈＝（ｎ２ ｃｏｓ ￣Ｏ）（ ） ） 第４３卷第２期 玻璃与搪瓷 ． ． 从表１中可以看出，随着花型角的增大，光线第１次入 射到花型面的入射角逐渐变小，因此根据菲涅尔公式计算的 第１次穿过花型的能量逐渐增大。１００。、１１０。花型角的光线 透过能量，即透过率要远小于无花型时的平面玻璃，原因在 于人射光入射到花型面的入射角较大，导致第１次穿过花型 的光线能量较低。只有１２０。、１３０。和１４０。的花型角的透过 入射光 全反射 率大于平面玻璃，这是因为光线第１次穿过花型角的能量略 小于平面玻璃，但第２次穿过花型的能量比较大，因此这３ 种花型角的透过率要大于平面玻璃。第２次穿过花型的光 线能量之所以大的原因在于光线第１次从花型面反射回来 后在玻璃的光面又发生了全反射，并再次入射到花型面并穿 第１次穿过花型面 第２次穿过花型面 图４ １３０。花型角光线传播路径 过去，如图４所示。１５０。和１６０。的花型角的透过率接近于平面玻璃。 ２斜入射时花型角对透过率的影响分析 在光线斜入射情况下，人射光穿过玻璃到达花型面时，随着入射光位置的不同，会在花型角的两个侧面 产生截然不同的两种情况。表２为斜入射情况下光线在花型的两个侧面上的入射角，花型右侧面上的入射 角较小，而左侧面上的入射角较大，并且左侧面上的入射角大部分都大于从玻璃到空气中发生全反射时的临 界角，因此入射到花型右侧和左侧上的光线透过玻璃后的能量有很大差异，花型右侧光线的透过率大于同等 入射情况下的平面玻璃，而左侧光线的透过率则小于平面玻璃。 表２斜入射情况下光线在花型侧面上的入射角／（。） 图５为人射角为２Ｏ。时，不同位置的入射光的传播路径图，从图５（ａ）可以看出，当入射到花型角的右侧 面上时，光线经过多次反射折射后会穿出花型面，图５（ｂ）中当人射到花型角的左侧面上时发生了全反射，光 ・４２・ 玻璃与搪瓷 ２０１５年４月 线多次反射后重新从玻璃上表面回去，这时候没有光线从花型面穿过。 但随着入射角的增大，当入射光射到花型面的左侧时发生全反射，并反射到花型角的右侧，这时不发生 全反射而是从相邻花型右侧透过，如图６所示。 入射 ＼／＾＼ ／ ／，＼＼八八八八 ＾／，＼ 花犁商入射点 （ａ）入射到花型右侧面 （ｂ）入射到化型左侧面 图５光线斜入射１００。花型角时的传播路径 因此分析斜入射情况下玻璃花型对透过率的影响，必须考虑不同光线入射到花型右侧面和左侧面上对 透过率的影响，并以花型右侧和左侧光线照射面积为权重计算透过率才能真实反映花型角对透过率的影响。 图７为以花型两侧光线照射面积为权重计算的不同花型角的透过率随人射角的变化曲线。 ．…．．．一一一 一／一＼｜一 一 一一一 …一一 网６入射角为８０。的光线入射１００。花型角时的传播路径 图７小同化型在不同入射角Ｆ的透过半 从图７中可以看出，当入射角小于２０。时，１００。～１２０。化型角的透过率随入射角增大 下降，Ｕ均小于平 面玻璃的透过率，而１３０。～１６０。的花型角的透过率同平面玻璃相比变化不大；当入射角大于２０。并小于６０。 时，１００。～１１０。的花型角的透过率随入射角增大而增大，１２０。～１６０。的透过率随入射角增大而减小，Ｆ１．透过牢 均小于平面玻璃；当入射角大于６０。后，所有花型透过率随入射角增大而减小，并且只有１００。花型角的透过 率比平面玻璃高。因此综合来看，斜入射时带有花型的压花玻璃的透过率不如平面玻璃。 ３ 结论 根据压延玻璃花型朝下的情况进行分析，光线垂直人射时花型角小于１１０。的透过率要远小于平山玻 璃；花型角１２０。～１４０。的透过率要大于平面玻璃，花型角大于１５０。的透过率同平面玻璃比较接近。透过率增 大的原因是由于光线第１次穿过花型角的能量较平面玻璃略低，但适当的花型角能够增加光线二次穿过花 型面的能量，因此能够起到增加透过率的作用。花型面朝下斜入射情况下，光线穿过玻璃光面入射到花型的 两个侧面会产生截然不同的效果，同等照射情况下花型右侧光线的透过率大于平面玻璃，而左侧光线 于发 生全发射的几率较多，透过率Ｎ＇ｂ于平面玻璃，综合来看带花型的压花玻璃的透过率不如平面玻璃 （下转第４７页） 第４３卷第２期 玻璃与搪瓷 ・４７・ 会成蓝色。此法灵敏度不高，但在保温瓶抽真空工序，每只抽气台均有放电管，可在抽气台装好后开泵抽２～ ３ ｒａｉｎ，关闭活栓，待４～６ ｒａｉｎ后通过观其颜色来判断漏气的存在与大小。 Ｄ真空计法。利用真空计指示值的变化值及其变化速度可判断漏气的存在与大小，也可在系统表面喷 涂某种气体以提高真空计法的灵敏度。 ５．６．７真空度对瓶胆保温性能的影响 经抽气后，瓶胆真空度要求达到１．３３～１．３３×１０～Ｐａ，较理想 的真空度是１．３３×１０～一１．３３×１０～Ｐａ，而保温瓶胆夹层间隙约４ ｍｍ，此种状态属高真空分子态导热，其导热程度与真空状态关 系很大。经过计算，１００℃的沸水冲人瓶胆，当环境温度为２０℃， 真空度为１．３３ｘ １０ Ｐａ时，保温度下降为０．２８％／ｈ；若真空度为 赠 １．３３ Ｐａ时，同样条件下，保温度下降为２．８℃／ｈ。 实验也得到相应结果。将不同真空程度的保温瓶胆放置在 试验机上，经过２４ ｈ保温测试，将数据整理后得出如图４７所示 的真空度与保温度的关系。 真空度／Ｐａ 由图可见，真空度在１．３３ｘ１０～～１．３３ Ｐａ之间的波动对保温 性能影响最大。当真空度大于１．３３ Ｐａ时，散热速率与真空程度 图４７真空度与保温度的关系 关系不大，因为此时已不是分子状态导热；当真空度低于１．３３ｘ１０ Ｐａ时，其真空程度提高对保温性能关系 也不大，因为此时由于真空散热已经很小，对整个保瓶的保温性能影响比重减小。 ６保温瓶胆的检验 经加工后的瓶胆是否达到质量要求，要经过检验。瓶胆的检验主要有两项内容，即耐温急变性能和保温 性能的检验。另外，玻璃的物理化学性能和瓶胆的耐压性能也要进行抽检。 ６．１保温性能的检验 ６．１．１沸水测温检验法 瓶胆保温性能的检验最初是用泡水法检验的，即以９８～ＩＯ０￣Ｃ沸水灌满瓶胆后，立即用软木塞塞好瓶口， 在１８～２２￣（２的室温环境下，经规定时间（一般为２４ ｈ）后测量瓶内水温，达到保温瓶标准要求者为合格（容 量、口径不同的保温瓶，要求的保温度不同）。 这种检验方法所需时间长，占用场地大，耗用热水多，不能适应大规模的生产，从２０世纪６０年代开始改 为蒸汽测温工艺。 ：’： ｛！； ｛！： ！ ｛！ ｛ ；． ！ ！ 币 矫 乖 铈 吻 铈 珠 铞 珠 （上接第１９页） 参考文献： ［１］ 陕西科技大学．玻璃工艺学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，２００６． ［２］谢于深．磷酸盐乳浊玻璃［Ｊ］．玻璃，１９８６（６）：３１—３３． ［３］廖维炜．无氟乳浊游玻璃组成与分相、析晶及粘度关系的研究［Ｊ］．武汉：武汉理工大学，２０１１ （上接第４２页） 参考文献： ［１］Ｂｌｉｅｓｋｅ Ｕ，Ｄｏｅｇｅ Ｔ，Ｇａｙｏｕｔ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｌｉｇｈｔ—ｔｒａｐｐｉｎｇ ｉｎ Ｓｏｌａｒ Ｍｏｄｕｌｅｓ Ｕｓｉｎｇ Ｅｘｔｒａ—ｗｈｉｔｅ Ｔｅｘｔｕｒｅｄ Ｇｌａｓｓ［Ａ］．３ｒｄ Ｗｏｒｌｄ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｈｏｔｏｖｏｌ－ ｔａｉｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｃ］．Ｏｓａｋａ，Ｊａｐａｎ：２００３：１１—１８． ［２］ 苗向阳．太阳能玻璃的加工及应用技术研究［Ｄ］．北京：中国建筑材料研究总院，２００９． ［３］ 赵凯华，钟锡华．光学［Ｍ］．北京：北京大学出版社，１９８２．
