高反射釉料抗冲击性能的影响*

赵田贵

(江苏拜富科技股份有限公司 江苏 宜兴 214221)

近年来随着光伏行业的高速发展，双面电池和双玻组件的技术进步，双玻电池组件得到了越来越多的应用，需求量也不断增加。使用普通背板玻璃的双玻组件因为电池片间隙透光问题，会导致部分光线的流失，光电转化率降低，于是背板丝印釉料玻璃(简称镀釉玻璃)应运而生[1]。基于电池组件的使用环境，在户外会遇到砂石、冰雹等恶劣环境，要求玻璃要有良好的抗冲击性能[2]。

图1 镀釉玻璃

由于玻璃尺寸越做越大，组件厂发现背板镀釉玻璃在安装成组件以及在做载荷测试过程中，玻璃的破片率越来越高，经济损失较大。行业中相关技术人员研究发现非镀釉玻璃经过钢化后，其抗冲击强度可以满足组件厂要求，而镀釉玻璃的抗冲击强度大大减弱。这说明玻璃受到高反射釉料的影响，导致其强度的降低。故减少高反射釉料对钢化后玻璃的抗冲击性能影响，以降低玻璃破片率是行业内迫在眉睫的问题。

1 抗冲击测试方法

背板镀釉玻璃是将高反射釉料通过丝网印刷在玻璃上，然后经过钢化得到的玻璃，釉料牢牢的附着在玻璃上，如图1所示。玻璃上白色部分即为高反射釉料，空白方格内对应电池片区域。

图2 落球区域及测试

目前行业内光伏玻璃厂在检测抗冲击强度方法是使用质量为227 g的实心钢球自由落体，冲击玻璃来进行抗冲击强度测试。以每隔5 cm提高落球高度(30 cm起落)，直至玻璃破碎为止，未破碎时最大的落球高度即为落球抗冲击强度。落球的位置不同，其落球高度也不同，有玻璃丝印面空白区(图2：B)、丝印面釉料交叉区；非丝印面空白区、非丝印面线条交叉区(图2：C)。通常丝印面空白区抗冲击最好，落球能到1米以上，主要是由于该区域没有釉料，不受釉料减弱强度的影响；非丝印面线条交叉区最脆弱，抗冲击强度最差，如图2所示。本论文中抗冲击测试均在非丝印面线条交叉区。

2 高反射釉料膨胀系数的影响

高反射釉料由玻璃粘结剂和功能增白粉，以及调墨油按一定比例组成。镀釉玻璃经过烘干钢化后，釉料粘附在玻璃上，这主要是由于釉料中玻璃粘结剂经过高温加热后(680 ℃～720 ℃)，玻璃粘结剂发生软化熔融，并且与玻璃表面相互渗透和反应形成中间层，冷却后的釉料在玻璃表面上具有一定的附着力。玻璃和釉料从高温加热再经过急冷处理工艺两者都会收缩，如果两者的膨胀系数比较一致则两者收缩一致，中间层不会产生内应力。如果两者的膨胀系数相差较大则两者收缩不一致，中间层就会产生较大的应力，这样会对抗冲击造成较大的影响。不同膨胀系数的釉料对镀釉玻璃抗冲击性能(非丝印面线条交叉处)的影响如表1。光伏玻璃厂家的玻璃膨胀系数在8.4×10-6/℃(320 ℃)。从表1可以看出，釉料的膨胀系数越大或越小，镀釉玻璃的抗冲击落球高度较低，而釉料的膨胀系数接近玻璃的膨胀系数(8.0～8.5×10-6/ ℃)，其抗冲击落球高度最高。故两者膨胀系数相差过大，无论是压应力还是张应力，都会影响抗冲击性能。

表1 不同膨胀系数的釉料对镀釉玻璃抗冲击性能的影响

3 高反射釉料厚度的影响

通常正常丝印釉料的厚度在20～25 um，由于高反射釉料是通过传统的丝印工艺涂敷在玻璃表面，其精细程度较差，导致同一块玻璃上的不同部位，其丝印釉料的厚度相差较大，一般厚度差会达5～8 um左右。同样的釉料在不同的丝印设备上使用，其厚度差有可能会相差10 um以上。不同丝印釉料的厚度对镀釉玻璃抗冲击落球的影响如表2。从表2中可以看出，釉料厚度越薄，其玻璃抗冲击落球越好。这主要是由于釉料厚度越厚，产生的应力越大，故而施加较小的外力，就会导致镀釉玻璃破碎，抗冲击强度就差。但釉料的厚度不能过薄，因为釉料越薄，反射率会越低。故应尽量保持釉料的厚薄一致。

表2 丝印釉料的厚度对镀釉玻璃抗冲击性能的影响

4 高反射釉料固含量的影响

高反射釉料由无机粉体和有机调墨油组成，在丝印釉料厚度一致的情况下，其固含量越低镀釉玻璃的强度越好。这主要是由于镀釉玻璃在钢化炉过程中，釉料会吸热，那么玻璃相对来说就会吸热减少，在冷却钢化过程中，玻璃钢化就相对不够充分，从而降低了镀釉玻璃的抗冲击性能。釉料的固含量主要有两个方面决定，一是制备釉料过程中放入调墨油比例的多少，通常调墨油占釉料中25%左右；二是在使用釉料前添加稀释剂的量。固含量越低，镀釉玻璃的抗冲击强度越好。釉料的固含量降低会影响反射率偏低，故不能太低，需要一个平衡值。

综上所述，得到以下结论：高反射釉料的膨胀系数越大或越小，镀釉玻璃的抗冲击落球高度较低，而釉料的膨胀系数接近玻璃的膨胀系数其抗冲击落球高度最高。釉料厚度越薄其玻璃抗冲击强度越好。釉料的固含量越低镀釉玻璃的抗冲击强度越好。