能源和环境问题是21世纪人类可持续发展所要面对的重要课题之一。能源是经济发展的首要问题,更是发展工农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要物质基础。随着化石能源的日趋短缺及由此引发的一系列社会和环境问题,世界各国十分重视对可再生能源的开发与应用。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,太阳能的利用装置和材料,包括透光材料、吸收涂层和各种发射薄膜等都离不开玻璃。 

       1  太阳能光伏玻璃概述

       太阳能光伏玻璃是指应用于太阳能电 池组件上对太阳光具有较普通玻璃更高透过率或能选择性透过的玻璃,它直接用于太阳能光伏发电和太阳能光热发电系统组件,起到传递和控制光线,或者具有导出电流作用。太阳能光伏玻璃由低铁玻璃、太阳能电池片、胶片、背面玻璃、特殊金属导线等组成,它是将太阳能电池片通过胶片密封在一片低铁玻璃和一片背面玻璃的中间,是一种最新颖的建筑用高科技玻璃产品。采用低铁玻璃覆盖在太阳能电池片上,以确保有更多的光线透过率,产生更多的电能。经过钢化处理的低铁玻璃具有更高的强度,可以承受更大的风压及较大的昼夜温差变化。广泛应用于建筑幕墙、光伏屋顶、遮阳、太阳能发电系统等等众多领域。

       2  太阳能光伏玻璃分类

       光伏玻璃是一种通过层压入太阳电池,能够利用太阳辐射发电,并具有相关电流引出装置以及电缆的特种玻璃。它有着美观、透光可控、节能发电且它不需燃料,不产生废气,无余热,无废渣,无噪音污染的优点,应用非常广泛,如:太阳能智能窗,太阳能凉亭和光伏玻璃建筑顶棚,以及光伏玻璃幕墙等等。 

       目前光伏玻璃分成三大类如下。 

       封装盖板玻璃——在组件中起到封装保护、固定支撑和透光散射作用的玻璃,主要包括超白压延玻璃、增透镀膜玻璃、超白浮法玻璃。 

       透明导电玻璃——同时具有透光和传输电流作用的玻璃,主要包括ITO镀膜玻璃、FTO镀膜玻璃、氧化锌基掺杂铝或硼镀膜玻璃。

       聚光组件玻璃——通过发射或折射汇聚光线到光伏电池上的玻璃,主要包括菲涅耳透镜、平面反光镜、抛物面反光镜等。 

       3  太阳能光伏玻璃的发展趋势 

       众所周知,太阳能光伏玻璃(又称超白玻璃)是太阳能光伏产业链中的一环,属于太阳电池的原材料范畴,主要依附于太阳能光伏电池发展而发展,而太阳能光伏电池则又依附于太阳能光伏产业的发展而发展,因此,它们的市场相互关联、相互依存。 

尽管晶硅太阳电池组件和薄膜太阳电池组件都需要光伏玻璃,但它们有所区别。

       3.1晶硅太阳电池所用的超白玻璃 

       晶硅太阳电池所用的超白玻璃仅仅是太阳电池组件封装时的一种封装材料,除了对它的可见光透过率和外观、尺寸有要求外,并无其它特别要求。所以,业界一般采用普通的压延法生产。为了减少可见光反射,特意将这种玻璃做成双面带有不同花纹图案的压花玻璃。 

       晶硅太阳电池所用的超白玻璃属于普通的硅酸盐玻璃,由于对玻璃要求不高,所以也有个别厂家采用普通玻璃或超白浮法玻璃,经钢化后使用,有的甚至采用塑料或有机树脂来替代超白玻璃。因此,尽管绝大部分的晶硅电池使用超白玻璃作为外封装材料,然而,也并非所有的晶硅电池都使用超白玻璃作为外封装材料。而且,即使使用超白玻璃作为外封装材料,也并非必需是压延超白玻璃,而是以压延为主,浮法为辅,且浮法超白玻璃的比重近年来有增加的趋势。但是,超白玻璃在晶硅太阳电池组件中仅占其成本的2%～3%。 

       3.2薄膜太阳电池使用的光伏玻璃 

       不论那种类型的薄膜太阳电池,均需要一块平板玻璃作为衬底,在上面制作各种太阳电池所需的薄膜涂层,其作用类似于TFT-LCD液晶面板中的玻璃基板。由于薄膜制成需要高温的镀膜工艺,所以对玻璃的平整度、透光率、镀膜工艺等要求较高,这就是所谓的薄膜太阳电池的镀膜玻璃,业界通常采用浮法生产,材质为钠钙超白玻璃。 

       与晶硅太阳电池中的超白玻璃不同,镀膜玻璃是薄膜太阳电池中的一个关键原材料,其成本大约占整个薄膜太阳电池成本的33%以上。薄膜太阳电池除了镀膜玻璃以外,同样需要封装玻璃,而对封装用超白 玻璃的要求,与晶硅太阳电池相同或相似。

       3.3光伏与建筑一体化(即BIPV)用玻璃 

       光伏与建筑一体化(即BIPV)是近年来倍受关注的一种太阳能应用新领域,由于薄膜太阳电池容易和建筑物进行整合,所以,目前的BIPV大部分采用薄膜太阳电池。 

       BIPV是在两块玻璃之间填充太阳电池,因此,实际上需要三块玻璃,其中一块是薄膜太阳电池片的基板玻璃。 

       所以,从晶硅太阳电池组件需要一片(封装玻璃)光伏玻璃,到薄膜太阳电池组件需要两片(镀膜基板玻璃+封装玻璃)光伏玻璃,再到光伏与建筑一体化工程需要三片(镀膜基板玻璃+2片封装玻璃)光伏玻璃,充分说明了光伏玻璃市场很具潜力。 

       综上所述,太阳能光伏玻璃是太阳能电池产业中一个重要的配套产品,它是随着光伏行业的发展而逐渐壮大的。目前,国内一些大企业开始介入太阳能电池玻璃生产领域,单条生产线的生产能力在250t～400t。我国光伏领域玻璃的需求量以每年50%的速度递增,2010年达到2500万m2,太阳能电池玻璃市场前景非常广阔。大力支持太阳能光伏技术研究和光伏产品推广应用对我国建立资源节约型、环境友好型社会,促进我国经济的可持续发展有重要的现实意义。