光伏玻璃用石英砂的质量要求及控制

当前，为解决能源危机和环境污染问题，各国制定旨在推动可再生清洁能源发展的政策。在世界各国新能源政策的推动下，太阳能利用产品已经成为绿色能源系列中的主要角色。光伏玻璃是太阳能系列产品中的重要组件之一，它影响着太阳能系列产品对可见光的吸收，决定着光伏组件转化能量的高低。因此，生产高质量、高透光率的光伏玻璃对太阳能能源的利用具有重要意义。

1.光伏玻璃简介

光伏玻璃也是超白玻璃，又称低铁玻璃、无色玻璃、高透明玻璃，具有高透光率和高透明性。玻璃的透光率决定玻璃的品质，普通浮法玻璃的透光率为86%，而光伏玻璃的透光率可达92%以上。玻璃生产所需的石英原料有天然石英砂、石英砂岩、石英岩和脉石英等，光伏玻璃的生产难度较大，对石英原料的要求也比普通玻璃更高。

2.光伏玻璃用石英砂的质量要求及控制

自然界中，很少能找到未经处理就可以满足玻璃生产用的石英砂原料矿源，尤其是超白玻璃，对石英砂原料的要求更为严格。光伏玻璃对石英砂的质量要求主要体现在三方面：化学成分、粒度、难熔重矿物。

光伏玻璃与普通玻璃化学组成较大的差别是Fe₂O₃的含量。光伏玻璃要求Fe₂O₃的质量分数不超过1.50×10^-4。如下表：

光伏玻璃与普通玻璃化学组成（质量分数）/%

组成	SiO2	Fe2O3	Al2O3	MgO	CaO	K2O	Na2O	SO3
普通玻璃	72.17	0.088	0.89	3.92	8.75	0.34	13.78	0.21
光伏玻璃	73.05	0.014	1.20	3.99	8.75	0.22	13.78	0.23

石英砂中含铁氧化物的多少对太阳能玻璃的质量将产生直接影响。氧化铁的含量多少影响玻璃对可见光的吸收，它决定光伏组件转化能量的高低，是衡量能否作为光伏玻璃原理使用的关键因素之一。含铁氧化物使玻璃着色，降低玻璃的透光率。Fe₂O₃能使玻璃变黄；FeO能使玻璃变蓝；两者共存使玻璃变成蓝绿色。铁的氧化物对玻璃熔制时的热辐射具有较强的吸收作用，容易导致熔窑内玻璃液的对流困难，增加熔制和澄清难度。

石英砂粒子的大小影响砂粒的熔化时间和玻璃成品的质量。实验证明：粗大的粒子很难熔化，甚至可能成为浮渣，使制品上出现波筋或砂粒；粒度＜0.1mm的砂粒熔化速度虽快，但过早形成玻璃液影响热量的传导，反而使总体速度变慢，此外，过细的颗粒因静电作用使粘性增加，容易成团，使得熔化困难。因此，光伏玻璃用石英砂对粒度的要求如下：

光伏玻璃用石英砂的粒度要求

粒度	0.5mm以上	0.113-0.55mm	小于0.113mm
含量（%）	≤0.5	≥94.5	≤5.0

石英砂中有些难熔重矿物如铬铁矿、锆英石等熔点高、化学性质稳定，即使在高温条件下也难以被熔蚀，因而在玻璃原板上易形成结石。对玻璃原片质量及后期深加工都有很大影响。对铬铁矿及含镍矿物总量要求不大于5ppm（以Cr₂O₃计），单个颗粒直径要求不大于0.25mm；对其他难熔重矿物，单个颗粒直径要求不大于0.25mm。

3.光伏玻璃用石英砂的质量控制

在石英的形成和生长中，伴随着大量的杂质矿物，找不到不经处理就能满足光伏玻璃生产用的石英原料。因此，对光伏玻璃用石英砂的质量控制主要是通过对石英砂精选提纯来实现的。石英砂的选矿提纯常用方法分为物理方法和化学方法。

物理方法：水洗、磁选、浮选、电选、机械擦洗、分级脱泥、微波辅助、超声波辅助。

化学方法：酸浸法、碱浸法、微生物法。

4.石英砂铁含量的控制方法

含铁物质在石英砂中的存在形式多种多样，石英砂的各个选矿提纯方法都能在一定程度上除铁，其中分级脱泥主要脱去泥质铁，磁选脱去矿石中的含铁矿物，重选脱去以重矿物形式存在的铁，浮选去除含铁的轻质硅酸盐等。光伏玻璃用石英砂除铁是必须的，在实际的生产中要结合石英砂的化学组成情况，选择成本很低、工艺很简的提纯工艺流程。

5.石英砂的粒度控制方法

光伏玻璃用石英砂的粒度控制可以通过水选和分选分级来实现。其中水选主要是0.1mm以下的细矿粒物;滚动筛和受阻沉降机来分选粗石英砂颗粒。根据粒度分选要求，控制给矿粒度上限，选择合理的水洗分选工艺能够达到提高石英砂精砂产率和产品质量控制的目的。

6.石英砂的难熔重矿物控制方

光伏玻璃用石英砂的难熔重矿物的控制方法主要通过重选来实现。重选时，比重较大的矿物运动速度低趋向槽内，进入尾矿区;比重较小的矿物运动速度快，趋向槽外，进入下道工序。值得注意的是，为了保证重选的准确率，重选时需要要均匀给矿。

对光伏玻璃用石英砂的质量进行有效的控制主要通过对石英砂的精选提纯来实现。目前，中国玻璃行业向高附加值化、专用化发展，从而对石英砂的精选提纯也提出了更高的要求。研究石英砂的精选提纯，制备更高纯的石英砂有利于中国光伏产业的发展，也符合国家创建“资源节约型、环境友好型”社会的战略。