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鋼化玻璃—太陽能光伏組件的主要封裝材料特性

      一、加工原理:鋼化玻璃是平板玻璃的二次加工產(chǎn)品,鋼化玻璃的加工可分為物理鋼化法和化學(xué)鋼化法。太陽能光伏組件對鋼化玻璃的透光率要求很高,要大于91.6%,對大于1200nm的紅外光有較高的反射率。厚度在3.2mm。
      1、物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃(將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間,隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻)。這種玻璃處于內(nèi)部受拉,外部受壓的應(yīng)力狀態(tài),一旦局部發(fā)生破損,便會(huì)發(fā)生應(yīng)力釋放,玻璃被破碎成無數(shù)小塊,這些小的碎片沒有尖銳棱角,不易傷人。
      2、化學(xué)鋼化玻璃是通過改變玻璃的表面的化學(xué)組成來提高玻璃的強(qiáng)度,一般是應(yīng)用離子交換法進(jìn)行鋼化。其效果類似于物理鋼化玻璃
      二、鋼化玻璃的主要優(yōu)點(diǎn):
      1、是強(qiáng)度較之普通玻璃提高數(shù)倍,抗彎強(qiáng)度是普通玻璃的3~5倍,抗沖擊強(qiáng)度是普通玻璃5~10倍,提高強(qiáng)度的同時(shí)亦提高了安全性。
      2、是使用安全,其承載能力增大改善了易碎性質(zhì),即使鋼化玻璃破壞也呈無銳角的小碎片,對人體的傷害極大地降低了.鋼化玻璃的耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有2~3倍的提高,一般可承受150LC以上的溫差變化,對防止熱炸裂有明顯的效果。鋼化玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性,能承受的溫差是普通玻璃的3倍,可承受200℃的溫差變化。
      三、鋼化玻璃的缺點(diǎn):
      1、鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割,和加工,只能在鋼化前就對玻璃進(jìn)行加工至需要形狀,再進(jìn)行鋼化處理。
      2、鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng),但是鋼化玻璃在溫差變化大時(shí)有自爆(自己破裂)的可能性,而普通玻璃不存在自爆的可能性鋼化玻璃在無直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動(dòng)性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆。
      四、自爆現(xiàn)象:
      1、玻璃質(zhì)量缺陷的影響
      A.玻璃中有結(jié)石、雜質(zhì):玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點(diǎn),也是應(yīng)力集中處。
特別:結(jié)石若處在鋼化玻璃的張應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致炸裂的重要因素。結(jié)石存在于玻璃中,與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)。玻璃鋼化后結(jié)石周圍裂紋區(qū)域的應(yīng)力集中成倍地增加。當(dāng)結(jié)石膨脹系數(shù)小于玻璃,結(jié)石周圍的切向應(yīng)力處于受拉狀態(tài)。伴隨結(jié)石而存在的裂紋擴(kuò)展極易發(fā)生。
      B.玻璃中含有硫化鎳結(jié)晶物
      硫化鎳夾雜物一般以結(jié)晶的小球體存在,直徑在0.1-2㎜。外表呈金屬狀,這些雜夾物是NI3S2,NI7S6和NI-XS,其中X=0-0.07。只有NI1-XS相是造成鋼化玻璃自發(fā)炸碎的主要原因。
已知理論上的NIS在379。C時(shí)有一相變過程,從高溫狀態(tài)的a-NIS六方晶系轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏貭顟B(tài)B-NI三方晶系過程中,伴隨出現(xiàn)2.38%的體積膨脹。這一結(jié)構(gòu)在室溫時(shí)保存下來。如果以后玻璃受熱就可能迅速出現(xiàn)a-B態(tài)轉(zhuǎn)變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應(yīng)力的內(nèi)部,則體積膨脹會(huì)引起自發(fā)炸裂。如果室溫時(shí)存在a-NIS,經(jīng)過數(shù)年、數(shù)月也會(huì)慢慢轉(zhuǎn)變到B態(tài),在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內(nèi)部破裂。
      C.玻璃表面因加工過程或操作不當(dāng)造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷,易造成應(yīng)力集中或?qū)е落摶Aё员?br />       2、鋼化玻璃中應(yīng)力分布不均勻、偏移
      玻璃在加熱或冷卻時(shí)沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化制品有自爆的趨向,有的在激冷時(shí)就產(chǎn)生"風(fēng)爆"。如果張應(yīng)力區(qū)偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。
      3、鋼化程度的影響,實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)鋼化程度提高到1級(jí)/㎝時(shí)自爆數(shù)達(dá)20-25%。由此可見應(yīng)力越大鋼化程度越高,自爆量也越大。
      4、如何鑒別鋼化玻璃的自爆
      首先看起爆點(diǎn)(鋼化玻璃裂紋呈放射狀,均有起始點(diǎn))是否在玻璃中間,如在玻璃邊緣,一般是因?yàn)椴A唇?jīng)過倒角磨邊處理或玻璃邊緣有損傷,造成應(yīng)力集中,裂紋逐漸發(fā)展造成的;如起爆點(diǎn)在玻璃中部,看起爆點(diǎn)是否有兩小塊多邊形組成的類似兩片蝴蝶翅膀似的圖案(蝴蝶斑),如有仔細(xì)觀察兩小塊多邊形公用邊(蝴蝶的軀干部分)應(yīng)有肉眼可見的黑色小顆粒(硫化鎳結(jié)石),則可判斷是自爆的;否則就應(yīng)是外力破壞的。玻璃自爆典型特征是蝴蝶斑。玻璃碎片呈放射狀分布,放射中心有二塊形似蝴蝶翅膀的玻璃塊,俗稱"蝴蝶斑"。nis結(jié)石位于二塊"蝴蝶斑"的界面上。
      鋼化玻璃自爆機(jī)理理論探討徑向應(yīng)力r≥a切向應(yīng)力r≥a顆粒與玻璃之間界面的應(yīng)力對于異質(zhì)顆粒在玻璃基體中,降溫過程溫是負(fù)的,所以顆粒周邊的徑向應(yīng)力是壓力,切向應(yīng)力是拉力。玻璃中間層球形單質(zhì)硅顆粒的掃描電鏡圖像和邊緣擠壓形貌,顆粒周邊的徑向應(yīng)力是壓力,切向應(yīng)力是拉力,所以切向應(yīng)力是裂紋啟始的根源。
      五、鋼化玻璃的作用
      增強(qiáng)組件的抗沖擊能力,良好的透光率可以提高組件的效率,密封組件。
      六、鋼化玻璃的儲(chǔ)存條件:玻璃應(yīng)避光、避潮,平整堆放,用防塵布覆蓋玻璃。
玻璃的最佳貯存條件:放在恒溫、干燥的倉庫內(nèi),其溫度在25℃,相對濕度小于45%,玻璃要清潔無水汽、不得裸手接觸玻璃與EVA接觸面。
 

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