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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度,一般是應(yīng)用離子交換法進行鋼化。其效果類似于物理鋼化玻璃
      二、鋼化玻璃的主要優(yōu)點:
      1、是強度較之普通玻璃提高數(shù)倍,抗彎強度是普通玻璃的3~5倍,抗沖擊強度是普通玻璃5~10倍,提高強度的同時亦提高了安全性。
      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:
      1、鋼化后的玻璃不能再進行切割,和加工,只能在鋼化前就對玻璃進行加工至需要形狀,再進行鋼化處理。
      2、鋼化玻璃強度雖然比普通玻璃強,但是鋼化玻璃在溫差變化大時有自爆(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械外力作用下發(fā)生的自動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,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,則體積膨脹會引起自發(fā)炸裂。如果室溫時存在a-NIS,經(jīng)過數(shù)年、數(shù)月也會慢慢轉(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,實驗證明,當(dāng)鋼化程度提高到1級/㎝時自爆數(shù)達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(鋼化玻璃裂紋呈放射狀,均有起始點)是否在玻璃中間,如在玻璃邊緣,一般是因為玻璃未經(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;如起爆點在玻璃中部,看起爆點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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