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科普 | 什么是光伏玻璃?一文带你全面了解!(建议收藏)

   2024-09-19 光伏头条45300
核心提示:目前我国光伏玻璃产业已经走在世界前列,成为光伏玻璃生产大国

什么是光伏玻璃?

光伏玻璃,亦称“光电玻璃”。一种将太阳能光伏组件压入,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。由玻璃、太阳能电池片、胶片、背面玻璃、特殊金属导线等组成,是一种最新颖的建筑用高科技玻璃产品。

图片来源:旗滨集团

图片来源:信义光能

光伏玻璃的主要成分

光伏玻璃的主要原料成分包括石英砂、纯碱、石灰石、白云石、硝酸钠、芒硝、焦锑酸钠、氢氧化铝等。石英砂主要是起着网络形成体的作用,用量通常占据玻璃组分的大半,纯碱主要作用是提供氧化钠,主要是降低玻璃的熔制温度;石灰石的主要作用是调整玻璃的黏度到合适的值,使得玻璃成型时间满足成型要求,芒硝的作用主要是作为澄清剂,用来排除玻璃中的气泡,提供玻璃的透过率。

光伏玻璃原料和分类(图源:杨帆,等. 《绿色建材评价标准 光伏玻璃》标准解读)

光伏玻璃的制备工艺,光伏玻璃通常采用压延法制备,其中生产过程可分为原片生产和深加工两个阶段;原片生产主要包括配料、熔化、压延、退火、裁切;在压延过程中,1100℃左右的熔融玻璃,经过压延机辊子以一定的速度压延、冷却,达到一定厚度、一定板宽、一定花型、透过率为 91.5%的玻璃板,而后经过退火窑的退火,使玻璃板有相对稳定的应力曲线分布,达到具有一定的强度,不易破碎、有利于切割、加工的玻璃板。需要指出的是,光伏压花玻璃同浮法玻璃的生产线存在差异,假如光伏玻璃供不应求是无法从浮法玻璃生产线直接切换的。

深加工过程通常是将原片玻璃镀膜和钢化,镀膜是为了提高光伏玻璃的透光率,钢化则是为了增加玻璃的机械性能,钢化后的玻璃抗弯强度是普通玻璃的 3~5 倍,抗冲击强度是普通玻璃 5~10 倍,提高强度的同时亦提高了安全性。

光伏玻璃在组件中的作用

光伏玻璃是光伏组件的重要组成部分,其作用是:

①将光伏组件中的核心部件——晶硅片封装保护起来;

②将太阳光最大限度地透射到电池硅片上,通过电池硅片将光能转化为电能。

太阳能电池组件结构示意图

图:光伏&光伏玻璃产业链

来源:Wind,信达证券研发中心

光伏玻璃分类及生产工艺

光伏玻璃的分类主要有超白光伏压花玻璃(又称超白光伏压延玻璃)、超白加工浮法玻璃、TCO玻璃和背板玻璃等,主要特点如下图:

光伏玻璃主要是用于封装晶硅太阳能电池的超白压延玻璃或制备薄膜电池用基板的超白浮法玻璃。

光伏玻璃分类(图源:宗学滨.光伏玻璃用原料的产业现状和趋势)

超白压延玻璃与减反玻璃

超白压延玻璃

超白玻璃也称低铁玻璃、高透明玻璃,是一种超透明碱石灰低铁浮法玻璃。

超白玻璃的可见光透过率高,达到了98%以上,含铁量低于100ppm,与普通玻璃不同,呈现在眼前的不再是那种青绿色。

超白玻璃按照工艺不同,可以分为超白压延玻璃和超白浮法玻璃。

超白压延玻璃是指利用压延工艺生产的超白玻璃。主要应用于晶硅电池,其优点是:拥有高太阳能透过率、低吸收率,高反射率,可以最大范围、最大限度的吸收太阳能的辐射热量,提高太阳能电池的光电转换效率。

同时,高强度、能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降,可以更加有效地延长盖板玻璃的使用寿命,在各种环境下的耐碱能力、抗发霉能力和抗老化性能均比普通平板超白玻璃增强,作为太阳能组件的盖板玻璃,能够有效保护太阳能电池不受外界的损坏,而经久耐用。

压延法是利用压延机将熔窑中出来的玻璃液成型,再经退火、切裁而得压延原片玻璃,目前超白压延玻璃为主流生产工艺。

超白压延玻璃的正面用特殊的绒面处理以减少光线反射,反面用特殊花型处理以增强不同入射角的光线透过率,透光率可达91.5%以上。

超白压延玻璃作为光伏电站的关键组件,其高透光率、机械强度和耐候性等优良特性,使其在提高光伏系统效率、延长使用寿命和降低维护成本方面发挥了重要作用。同时,其生产工艺和材料选择注重环保和可持续性,有助于光伏行业的绿色发展。随着科技的发展,在超白压延玻璃的基础上,为了减少光的反射,升级版光伏减反玻璃应运而生!

光伏减反玻璃

光伏减反玻璃是镀膜玻璃的一种,是在超白光伏玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜,以减少光的反射,改变玻璃的光学性能,满足某种特定要求。

光伏减反玻璃是太阳能光伏电池组件的封装材料,主要用作太阳能电池组件的前、后盖板,通过减少对太阳光的反射、吸收和散射,增加透光率,提高太阳能光伏电池组件的光电转换效率。

光伏减反玻璃的薄膜层又称为减反射涂层。这种在玻璃表面制备的减反射层,可采用真空沉积法、浸蚀法和高温烧结法等工艺。一般选用浸蚀法工艺为多。

浸蚀法工艺是指浸涂硅酸钠与化学处理相结合制备减反射玻璃,经济又简便,其工艺流程大致如下:

玻璃原片→洗涤干燥→浸人硅酸钠溶液→提取玻璃→低温烘干(或自然风干)→二次化学处理→提取并烘干→检测(透光率、反射率及膜厚)→包装→出厂

浸蚀法工艺可使玻璃透光率比原先提高4%~5%;如3mm光透过率由原来 80%提高到 85%,折射率较高的超白玻璃(含铁量较低),光透过率可从原来 86%提高到 91%。这种涂层与玻璃能够牢固地结合,经测试表明其耐磨性非常好。

综上所述,通过在光伏玻璃上制备减反膜可以提高可见光的透过率,能够提高光伏电池组件的整体输出功率,减反膜技术对太阳能光伏产业提升效益和降低成本具有直接的贡献。

我国光伏玻璃产业发展阶段

从进口替代到引领全球,行业始终保持较高集中度。国内光伏玻璃产业经历了三阶段:

光伏玻璃产能及龙头企业布局

根据企查猫披露的数据,自2015年以来我国光伏玻璃行业企业数量持续增长。截至2024年5月,目前我国光伏玻璃行业内企业数量超过7500家,其中2023年新增注册企业数量为1603家,为近10年来数量最多的年份,同比增速达到53.99%。2024年1-5月光伏玻璃行业新增注册企业数量为600家,仍保持高位,光伏玻璃行业热度不减。

2021年以来,随着我国光伏玻璃产能置换政策的放开,我国光伏玻璃行业产能开始快速扩张。近两年,我国光伏玻璃在产产线数量与在产窑炉数量持续不断上涨,截至2024年5月24日,在产产线量为537条,而在产窑炉数量则为128座,较两年前均有较大提升。

信义光能

信義光能是全球领先的光伏玻璃制造商。于2013年12月12日在香港联交所主板上市。

公司专业从事光伏玻璃生产制造及光伏电站开发建设,主要产品包括超白太阳能压花玻璃(原片及钢化片)、减反射镀膜玻璃及背板玻璃,为全球主要的光伏组件厂商提供光伏玻璃产品。目前,信义光能共拥有八大光伏玻璃生产基地,分别位于中国安徽省芜湖市、广西省北海市、江苏省张家港市、天津市和马来西亚马六甲市等,于2024年6月30日,日熔化量达29,000吨。

福莱特

福莱特玻璃集团创始于1998年6月,是目前全球最大的光伏玻璃生产商之一,集玻璃研发、制造、加工和销售为一体。集团主要产品涵盖太阳能光伏玻璃、优质浮法玻璃、工程玻璃、家居玻璃四大领域,并涉及太阳能光伏电站的建设和石英岩矿开采,通过多年关键核心技术研发与产品迭代,如今已形成完整的产业链。

公司于2015年11月在香港联交所上市,2019年2月在上海证券交易所主板上市,成为嘉兴市第一家A+H两地上市企业,目前公司光伏玻璃市占率约30%。福莱特以全球视野积极布局浙江嘉兴、安徽滁州、江苏南通、越南等生产基地,从未停止发展脚步。

旗滨集团

株洲旗滨集团股份有限公司(简称“旗滨集团”)成立于2005年,2011年在上海证券交易所A股上市,是一家集硅砂原料、优质浮法玻璃及深加工、节能建筑玻璃、光伏玻璃、高性能电子玻璃、中性硼硅药用玻璃研发、生产、销售为一体的创新型国家高新技术企业。

集团生产基地分布在湖南醴陵、湖南郴州、福建漳州、广东河源、浙江绍兴、浙江长兴、浙江平湖、浙江宁波、云南昭通、天津、马来西亚森美兰州及沙巴州等地。拥有24条优质浮法生产线、9条光伏玻璃生产线、4条高性能电子玻璃生产线、2条中性硼硅药用玻璃生产线、11条镀膜节能玻璃生产线、33条中空玻璃生产线,在建2条光伏玻璃生产线。在湖南郴州、湖南醴陵、广东河源、福建漳州、云南昭通、马来西亚沙巴配套建设普通硅砂或超白硅砂矿。此外,公司深耕东南亚市场,建立全球营销中心,获得了海外资源供应和项目配套的政策扶持,为推进共建“一带一路”战略,加快光伏玻璃国际化发展奠定了良好基础。

旗滨集团当前主要产品有优质浮法玻璃、超白浮法玻璃、着色玻璃等玻璃原片;各种离线LOW-E低辐射镀膜玻璃、阳光控制镀膜玻璃、减反射镀膜玻璃、抗菌玻璃、在线镀膜玻璃、钢化玻璃(含弯钢)、夹层玻璃、彩釉玻璃(含数码打印)、中空玻璃及由上述玻璃构成的各种复合节能玻璃;光伏光电高透基板玻璃;高、中铝超薄电子玻璃,微晶玻璃,中性硼硅药用玻璃素管等。

彩虹新能源

彩虹集团新能源股份有限公司为中国电子信息产业集团有限公司所属彩虹集团有限公司旗下控股子公司,于2004年在香港联交所上市,专业从事新能源光伏玻璃的研发、生产和销售。

公司以全球领先的光伏玻璃窑炉关键技术为基础,与知名高校、研究院所携手,围绕光伏玻璃薄型化、大型化、BIPV、特种功能性材料、智能装备等前沿技术,建立产学研用一体化研发平台,规范和完善行业标准,注重节能环保,引领绿色制造。

亚玛顿

常州亚玛顿股份有限公司(简称“亚玛顿”)成立于2006年,2011年在深交所中小板上市,是国家级高新技术企业、全国制造业单项冠军(产品)企业、国家知识产权示范企业、全国工商联新能源商会副会长单位、中国建筑与工业玻璃协会副会长单位、江苏省新一轮创新型领军企业、常州市光伏行业协会会长单位。

亚玛顿是技术主导型的制造企业,始终专注于光伏镀膜玻璃、超薄物理钢化玻璃和双玻组件的研发、生产和销售。凭借在前瞻领域的巨大研发投入,亚玛顿不断推陈出新,通过采用先进的大尺寸薄型热钢化技术,将钢化玻璃减薄至2mm及以下,搭载高性能减反射镀膜技术,配合独特的光伏组件设计理念,创新开发了超薄双玻组件,助力光伏行业进入更薄、更轻、更耐久的“轻量化”时代!

光伏玻璃未来发展趋势

一、光伏发电需求增多,拉动光伏玻璃需求上涨

在全球低碳经济与能源革命的大趋势下,我国环保政策趋严,国家始终重视新能源产业的发展,陆续出台大量的政策鼓励,扶持新能源产业的发展。我国提出“碳中和、碳达峰”的目标,未来光伏发电作为极佳的清洁能源,也将从当前的辅助能源逐渐成为主力能源。光伏发电需求的增长,也必然将带动光伏玻璃需求的增长。

二、多重因素影响下,光伏玻璃将实现量价齐升

在我国“双碳政策”的推动下,新能源产业将持续向好发展。而光伏玻璃需求增长,将促使企业纷纷扩建扩产,光伏玻璃产量将继续提升。但今年国际能源局势加剧,光伏玻璃的上游石油、纯碱等原材料价格上涨,光伏玻璃企业的生产成本上涨。光伏玻璃上游价格上涨,下游需求增多,在产业链的传导作用下,将推动光伏玻璃价格上涨。

三、光伏玻璃产能产量持续提升,全球市场渗透率增强

在政策和市场的多重因素影响下,我国光伏产业发展较快,也带动了光伏玻璃产业的快速扩张。光伏玻璃作为特种玻璃的一种,技术要求高,近年来,我国光伏玻璃企业也都在技术上刻苦钻研,取得了较大的突破。目前我国光伏玻璃产业已经走在世界前列,成为光伏玻璃生产大国。我国光伏玻璃企业还在继续扩建扩产,未来我国光伏玻璃的全球市场渗透率将进一步增强。

内容资料参考来源:能课堂、信义光能、福莱特、旗滨集团、彩虹新能源、亚玛顿、2024石英大会、福伏科技

 
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