太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,而太阳能的利用装置和材料,包括透光材料、吸收涂层和各种发射薄膜等都离不开玻璃。
透明的平板玻璃,作为一种基板材料,无论用于太阳能的热转化装置,还是用于电能的转换装置,它都具有诸多优点:透明玻璃的表面经加工处理后,对太阳光具有高的透过率或低发射率;玻璃中通过掺入特定的着色剂后,对太阳光谱的不同波长可进行选择性吸收为人类所利用;玻璃具有耐高温而不变形的特点;易于拉制成适用于太阳能利用所需的超白、超薄、极超薄、普通薄玻璃等各种不同厚度的透明板材;玻璃有光滑平整的表面,便于清洗镀膜加工,抗风化、抗腐蚀能力高;玻璃可通过钢化等手段达到增强效果。鉴于此,玻璃已成为太阳能开发与利用中不可缺少的重要材料。
1.国内发展状况
太阳电池玻璃是一个新兴的产品,它是随着光伏行业的发展而逐渐壮大的。国内目前国内玻璃生产企业约有10多家近20多余条生产线。
太阳电池玻璃的生产规模已经由初期的几十吨日熔化量的小窑发展到目前的400 t/d—500 t/d,并且由一窑一线发展到一窑四线。尤其是国内一些大玻璃企业开始介入太阳电池玻璃生产领域,其单条生产线的生产能力已经由250 t/d提升到500 t/d。
2007年8月28日,由中国建材国际工程有限公司设计的信义第一条300t/d超白光伏玻璃生产线顺利点火投产。该项目是中国建材工程为信义玻璃集团设计的第二条超白光伏玻璃生产线,也是首次进行现场设计的工程项目。信义300t/d超白光伏玻璃生产线该项目的投产将极大地满足太阳能电池市场对超白光伏玻璃的急需。2008年度中国建筑材料联合会·中国硅酸盐学会建筑材料科学技术奖评审结果公示的科技进步类中,中国建材国际工程有限公司蚌埠玻璃工业设计研究院的以彭寿教授为首设计开发的:“太阳能光伏超白玻璃工程技术开发”获得一等奖励。
超白光伏玻璃主要用于太阳能系统的太阳能板透明玻璃保护层。日前信义玻璃集团宣布,信义玻璃集团将在安徽芜湖工业园兴建新的规模化超白光伏玻璃生产线,新生产线的日熔量是500吨,预计近期内建成投产。
近日,耀皮自主研发的超白浮法玻璃在广东耀皮正式投产。这是耀皮继A绿色玻璃和超白压延玻璃后在原片玻璃技术上的又一次重大突破。
众所周知,超白浮法玻璃不同于传统的浮法玻璃,它是一种以极低的含铁量为主要特征的高品质浮法玻璃,对原料的制备和生产工艺控制都有很高的要求。作为浮法玻璃产业的一支新军,超白浮法玻璃可广泛用于高档建筑立面、室内装璜、家具和灯饰等领域。同时在太阳能发电领域,超白浮法玻璃作为太阳能光电转换系统的基片,可大大提高光电转换效率。此次超白浮法玻璃投产成功,标志着耀皮已位于国内自主研发超白浮法玻璃技术的前列。
据有关方面调查显示:我国光伏领域玻璃的需求量以每年50%的速度递增,2010年将达到2500万平方米,太阳电池玻璃市场前景非常广阔。从发展趋势看,我国将成为未来太阳电池玻璃重要的生产基地。
有关方面的专家们指出,当前技术进步是降低光伏发电成本、促进光伏产业和市场发展的重要因素。几十年来,世界各国围绕着降低太阳能光伏发电成本的各种研究开发工作取得了可喜的进展,主要表现在电池效率不断提高、硅片厚度持续降低和产业化技术不断改进等方面。这些对降低光伏发电成本起到了决定性的作用。有关太阳能电池硅片厚度的发展详见下列表1所示:
表1太阳能电池硅片厚度
年份 | 厚度/μm | 硅材料用量/t/MW电池 |
20世纪70年代 | 450—500 | >20 |
20世纪80年代 | 400—450 | 16—20 |
20世纪90年代 | 350—400 | 13—16 |
目前 | 180—280 | 大约13 |
2010年 | 150—200 | 大约12 |
2020年 | 80—100 | 8—10 |
另外,根据我国可再生能源发展规划(1995——2015年),太阳能热水器的发展潜力以及它对社会可持续发展的贡献令人瞩目,如表2所示;人们可以预见,其中平板式太阳能集热器市场对超白太阳能玻璃盖板需求相当巨大。
表2太阳热水器的发展潜力(2000~2015年)
年份 | 2000 | 2005 | 2010 | 2015 |
太阳热水器保有量(百万m2) | 26.00 | 64.00 | 129.00 | 232.00 |
替代煤(百万吨当量) | 3.38 | 8.32 | 16.77 | 30.16 |
CO2减排量(百万吨当量) | 2.454 | 6.040 | 12.17 | 21.89 |
创造就业机会(人) | 56.647 | 78.550 | 152.568 | 241.692 |
营业额(百万元人民币) | 6870 | 12880 | 25580 | 43550 |
目前我国玻璃领域掀起兴建太阳能压延超白玻璃生产线热潮势头高涨不减。国内最为引人注目的日本某公司正在在苏州兴建太阳能压延超白玻璃生产线为一窑二线,240吨/日的规模一座工厂。目前,前期工作、环境评估认证及可行性认证全部通过,该生产线已经全面动工,据悉,该工程项目将采用日本技术,日本规范,日本装备,日本压延工艺进行建设。预计2009年6月试投产。据业内人士介绍,该生产线采用世界最先进的全氧燃烧工艺,其所使用的氧气和天然气由苏州市政府配套供应,与此同时,台湾玻纤厂将采用同样工艺上马投产,届时,苏州将成为中国太阳能压延玻璃全氧燃烧生产工艺的典范。
值得令人关注的上海福莱特嘉定太阳能玻璃集团已建有五条太阳能压延玻璃生产线(集团将对大元玻璃公司的其3条压延线改造成超白太阳能玻璃生产线)。该集团将另新建4条太阳能压延超白玻璃生产线,其中2条2008年内投产,另2条2009年投产。
另据悉,沙河市太阳能玻璃公司投资数千万元,新建太阳能压延超白玻璃生产线一窑二线,现已建成试投产。为了确实保证产品质量、产量、规格、原材料销售渠道等方面稳定开展。目前,正在招聘专业人员上岗管理。
杭州合和玻璃公司将招聘专业设计管理人员,正将新建一窑二线太阳能玻璃生产线,并将给予丰厚的奖励。