光伏玻璃抗冲击性能的影响因素

来源:玻璃杂志发布时间:2018-03-09 14:52:07作者:田密 王波

3.3 钢化质量和冲击强度之间的关系

钢化玻璃衡量标准为50 mm×50 mm的面积中颗粒数≥40颗,对应的表面应力≥90 MPa。任意抽取27片规格为3.2 mm×1 954 mm×984 mm的产品,先测量表面应力,然后将试样置于610 mm×610 mm的冲击框上进行冲击,应力关系和破碎结果如图2。


图2 表面应力和冲击破碎的散点图

通常情况下认为的玻璃的冲击强度和钢化表面应力呈正相关关系,然而在此次试验中却并没有被证实。

探究冲击强度和冲击次数之间的关系:国标和行标中规定对于冲击的次数都仅限1次,对其进行多次冲击测试。选用:3.2 mm×1 954mm×984 mm为试样,冲击框尺寸为610 mm×610 mm,使用质量为1 040 g的落球对195片试样进行光面冲击测试,考虑到试验的操作可行性,笔者以5次冲击为限,则冲击破碎率如图3和表4。


图3 落球冲击的次数和破碎情况


此次试验表明:有41.03%的钢化玻璃都无法承受前3次的落球冲击而发生破碎。在经历过3次落球冲击后再被冲击,玻璃破碎的概率降低。

3.4 玻璃成分及密度与抗冲击性能之间的关系

光伏玻璃在生产中对成分的调整是一个缓慢过程,对于不同成分试样的收集,存在一定的困难。选取跟踪成分调整中的不同组成的光伏玻璃,两组光伏玻璃在成分上存在一定差异,见表5。


通过一定时期的跟踪:第1组产品的破碎率在8%以内,第2组产品的破碎率为10%~20%。第1组抗冲击性能比第2组的抗冲击性能好。当玻璃中SiO2含量减少,Na2O和CaO的占比增加时,玻璃变脆,导致钢化玻璃的抗冲击性能降低。

玻璃的密度也和冲击强度存在一定的关系,统计一定区间21组玻璃密度和冲击破碎概率的关系,分析整理得出图4。


图4 玻璃密度度与冲击破碎概率的散点图

从图4可以看出:玻璃的密度越大,冲击破碎的概率越低,提高玻璃密度有助于提高抗冲击性能。

3.5 表面开口气泡和冲击强度的关系

国内外光伏企业都将光伏玻璃表面(受光面)开口气泡判断为一种严重的缺陷。本实验收集了59片规格为3.2 mm×1 663 mm×993 mm、受光面存在0.3~3.5mm不等的开口气泡,对试样按①→②→③→④顺序进行测试,其中有11片表面开口泡位于试样中间(仅进行③④步骤)。见表6。


进行试验③④测试的这些玻璃,都是经过①②的冲击,相当于分别经历3次和4次冲击。所以受光面的开口气泡并不会影响到被冲击的效果,对于开口气泡,可以适当地放宽标准。

4 结论

综合以上试样的测试数据得出:

(1)试样的冲击框尺寸越大、越接近试样的实际尺寸(非610 mm×610 mm试样),落球冲击试验越容易破碎;

(2)在相同冲击条件下,冲击钢化玻璃的布纹面比冲击粗糙面更不容易破碎,一定花纹深度范围内,花纹深度越深,玻璃越不易在冲击中破碎;

(3)钢化玻璃的表面应力和抗冲击性能测试并无正相关关系,如果对同一片玻璃进行重复冲击,有41.03%的试样都在前3次的冲击中破碎,在经历过3次冲击后,破碎的概率降低;

(4)当玻璃的成分中二氧化硅的含量降低,氧化钠和钢化钙成分增多,玻璃抗冲击强度降低;玻璃的密度提高,玻璃的抗冲击性能提高;

(5)存在表面缺陷的试样,当冲击点为非缺陷点外的中间位置时,不会对冲击性能造成影响,当冲击点位置为缺陷位置时,对于玻璃的质量存在一定影响,但不是影响破碎的主要因素;

(6)对于存在争议的落球质量的选取,用户应根据具体的使用条件来决定,对于气象条件复杂,经常发生冰雹台风等极端天气的地区,用1 040 g落球为宜;如果是安装在干旱少雨或者气候温和的地区,用227 g落球,但无论如何选取都无法模拟出复杂的自然状况,测试具有局限性;

(7)对于试样的尺寸选取,显然610 mm×610 mm的试样更有利于通过测试,但考虑到生产的工况条件,使用正常供货规格更能代表制作水平;

(8)落球冲击测试,玻璃的破碎本身就存在一定的偶然性,为了避免这种偶然性,国标中明确规定选取6片为一组合理,如果仅由1片就来确定整批产品的抗冲击性能,操作固然简便,但却是不合理的。

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