光伏镀膜玻璃膜厚
中航三鑫太阳能光电玻璃有限公司邵壮周黎明
1引言
1.1太阳能应用前景
进入21世纪，能源问题日益严重，化石燃料燃 烧所造成的环境污染问题已严重影响人民的日常生 活、制约国家经济的发展。化石燃料的开釆和使用 早晚有枯竭的一天，选择合适的替代能源已是现在 以及未来的研究和发展方向。太阳能取之不尽、用 之不竭，已成为替代化石能源的重要选项。太阳能 清洁、可再生、分布广泛，逐渐得到人类大规模的 开发与利用。
1.2光伏玻璃减反射原理
光伏电池的大规模开发是人类运用太阳能的重 要表现，将光能转化成电能并网到供电网络中，可 实现光能的高效利用。太阳能电池的光电转化中， 光伏镀膜玻璃的运用对提高光电转化效率起着至关 重要的作用。光伏镀膜玻璃较普通玻璃能增加2.5% 左右的透光率，这样将能提高光电转化效率。
光伏镀膜玻璃增加玻璃透光率的原理为在玻 璃表面涂镀一层超薄多孔的二氧化硅涂层，当太阳 光入射到光伏玻璃镀膜膜层表面时产生一次反射 光和一次折射光，一次折射光在镀膜膜层与玻璃交 界面产生折射和反射，分布形成二次折射光和二次 反射光，一次反射光与二次反射光存在光程差，通 过控制镀膜膜层厚度，使光程差控制在半个可见 光波长的长度，这样就使一次反射光与二次反射 光光波振动方向相反，抵消二次反射光的能量，根 据能量守恒定律相应增加了二次折射光的能量, 从而增加了玻璃的透光率，提高了光电转换效率 （图1）。
1.3光伏镀膜工艺现状
光伏玻璃镀膜工艺是光伏玻璃领域一项重要的 技术。现有光伏玻璃镀膜技术大多为辐涂工艺，由 于受玻璃原片和胶辐质量的影响，较易形成玻璃膜 厚不均匀的状况，而光伏玻璃表面膜层均匀性对玻 璃透光率的均一性和玻璃表面色差有重要影响。膜 厚均匀性较差会造成玻璃透光率下降和玻璃表面 色差大，影响玻璃光学性能和外观质量，膜厚均匀 性控制工艺已成为玻璃镀膜技术的难点。根据近年 来我司玻璃生产的数据统计，因膜厚均匀性差造成 的色差缺陷占玻璃报废总量的7.32%,已成为光伏 玻璃不可忽视的缺陷种类，给我司造成大量的效益 损失。随着国家对光伏玻璃色差标准的制定，以及 客户对玻璃色差质量日益重视，迫切需要提高玻璃 膜厚均匀性，对玻璃膜厚均匀性的研究已经刻不容 缓。下面笔者将根据实验研究和生产经验从多个工 艺因素来探究玻璃膜厚均匀性的控制工艺。
2影响因素研究
在生产中，玻璃的膜厚为了方便表示，直接用 检测到的光学厚度来表示膜厚，单位为纳米，膜厚 均匀性用膜厚极差来表示，为一块玻璃实测膜厚最 大值与最小值的差值，膜厚极差越大表明玻璃表面 膜层厚度的均匀性越差。在实际生产中影响膜厚均 匀性的因素很多，排除人为因素，有6个比较重要 的工艺影响因素，其对膜厚均匀性影响较大，分别 是玻璃粗糙度、胶辐粗糙度、流平因素、胶辐水平 度和下压量、预热和固化温度、镀膜机的振动情况。 2.1玻璃粗糙度
原片玻璃光面粗糙度对膜厚均匀性有重要影 响。玻璃粗糙度有两种参数：粗糙度平均值和粗糙 度极差。粗糙度平均值为整块玻璃各点实测粗糙度 的平均值，反映玻璃整体粗糙度的大小；粗糙度极 差为实测点最大值与最小值的差值，反映玻璃粗糙 度的离散程度。根据我司原片粗糙度数据显示，原 片玻璃粗糙度大多在0.2-0.8,对不同粗糙度玻璃进 行镀膜实验，测试玻璃膜厚极差，分析原片粗糙度 对膜厚极差的影响。表1为镀膜实验数据。
表1粗糙度平均值、粗糙度极差和膜厚极差检测数据表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
膜厚极差
(nm) 115 100 90 80 70 65 60 58
粗糙度平均 值(nm ) 0.6 0.471 0.445 0.428 0.402 0.372 0.342 0.315
粗糙度极差
(nm) 0.621 0.457 0.421 0.402 0.383 0.358 0.333 0.320
对粗糙度平均值与粗糙度极差进行200倍数据 处理，与膜厚极差一起显示成折线图。
如图2所示：玻璃粗糙度(粗糙度平均值和粗 糙度极差)越小，膜厚极差就越小，选用粗糙度较 小的玻璃对膜厚均匀性有较大改善。
膜厚极差(nm) ——粗糙度平均值(nm) ——粗糙度极差(nm)
图2粗糙度平均值和粗糙度极差对膜厚极差的影响
2.2胶辑粗糙度
胶辐粗糙度与药液带液量相关，粗糙度较大, 在胶辐表面能粘附较多的药液，带液量就越大。根 据生产经验，胶辐粗糙度在0.8-1.0时有适中的带 液量，适合生产需要，当粗糙度小于0.8时，带液量 小，会导致膜层较薄，甚至产生漏涂，无法达到减 反射要求；粗糙度大于1.0,带液量较大，会导致膜 层较厚，透光率下降。
2.3流平因素
药液在镀膜后会有一个流平的过程，药液依靠 张力在玻璃表面均匀铺展，但因为药液粘度较大、 流动性差而导致铺展缓慢，产线上镀膜流平段只有
4 m左右，导致流平时间较短无法充分铺展。之前 公司使用的为可调速的工业风扇，该装置功率大、 可调速，缺点是产生涡流、风速不均匀、易在玻璃板 面产生斜条纹。现在我司使用专门设计的流平风扇 对膜层进行均匀的吹风，促进药液的流平。两种风 扇的对比实验显示，新型镀膜流平风扇能显著促进 玻璃膜厚均匀性，将玻璃膜厚平均极差减少10 nm 左右（图3）。
图3流平风扇结构图
2.4胶棍水平度和下压量
胶辐要与输送皮带和定量辐保持水平，水平度 差会导致药液在玻璃表面横向方向分布不均匀；胶 辐下压量较大会使玻璃卡住而无法镀膜，下压量偏 小会使镀膜膜层偏厚，影响透光率。
调节胶辐与玻璃的水平度和下压量。标准的下 压步骤为取两片300 x 300 x 3.2规格的玻璃分别放 在胶辐两端下方的输送带上，取两张A4纸分别放 在玻璃上，下降胶辐当胶辐快接近纸张时，缓慢向 下降低胶報高度，并不断抽拉A4纸，根据纸张与胶 辐的摩擦力大小（摩擦力越大，说明胶辐压的越低, 即胶辐高度越低）o来调节胶辐两端高度，最终达到 合适的胶辐下压量和水平度。
调节胶辐与定量辐的水平度。将两张A4纸分 别放在胶辐与定量辐中间的两端，然后缓慢压紧定 量辐，并不断抽提A4纸，根据纸张与胶辐的摩擦力 大小（摩擦力越大，说明胶辐与定量辍间距越小）, 通过调节定量辐两端与胶辐的间距，达到使胶辐和 定量報平行的目的。
2.5预热和固化温度
预热的目的是除去玻璃清洗所残留的水分，玻 璃光面的水分会影响镀膜效果，造成膜层气泡、雾 斑和脱层。预热温度过高不利于胶辐涂镀药液，预 热温度低又会导致水分清除不干净。根据生产经 验，最佳的预热温度是玻璃经过预热炉后使玻璃均 匀加热5T （ ±1勾）。
玻璃在流平后要经过固化炉，固化炉的作用是 促进膜层有机物的挥发；促进有机膜层与玻璃基体 的联结；有利于增加膜层的牢固性和平整度；增 加玻璃温度，使玻璃和膜层能逐渐适应钢化炉的高 温。加热过低不利于有机物的去除，加热过高则使 镀膜液固化过快，不利于膜层的平整度和硬度。最 佳的固化温度是玻璃经过固化炉后使玻璃均匀加热 15Y （ ±2勾）。
2.6镀膜机的振动情况
玻璃通过皮带在镀膜机上输送，镀膜机振动 较大会导致玻璃与胶辐的振动，从而会使镀膜不 均匀，尤其是皮带和底辐的振动。更换无接缝的皮 带、更换质量更好的轴承能显著减少皮带和底辐的 振动，胶辐胶面跳动应控制在2个丝以内。要经常 检测皮带和底辐的水平度和震动情况，做好镀膜机 的设备润滑工作。对于由地面震动引起的镀膜机震 动，应该在镀膜机与地面接触的支撑位置安装防震 橡胶垫，减少震动的传导。
3结语
探究公司产线膜厚均匀性的工艺影响因素及工 艺改进方法，主要从玻璃粗糙度、胶辐粗糙度、流 平因素、胶辐水平度和下压量、预热和固化温度、 镀膜机的振动情况等6个方面进行研究，对近期的 膜厚均匀性控制工艺的实验研究进行经验总结，得 出当使用较小粗糙度原片玻璃、粗糙度在0.8-1.0 的镀膜胶辐、吹风均匀的流平风扇、较好的胶辐水 平度和准确的下压量、准确的预热和固化温度以及 尽量小的机械振动时才能生产膜厚均匀一致的光伏 镀膜玻璃。