摘 要：針對海上光伏玻璃所面臨的腐蝕環(huán)境，為提高光伏玻璃綜合性能，試驗以納米二氧化鈦、調墨油、玻璃粉和中空二氧化硅微球制備釉料，進而制備一種涂覆釉層的光伏背板玻璃，并探討其光反射性能以及耐腐蝕性能。研究結果表明，當釉層中的納米二氧化鈦摻量為40%、釉層厚度為18 μm時，光伏背板玻璃綜合性能最佳。此時材料反射率達到84.89%，在鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液以及氯化鈉溶液中浸泡10 h后依然有較高的反射率，耐酸性、耐堿性以及耐鹽性優(yōu)異，可以有效提高海上光伏轉換率。

關鍵詞：光伏玻璃；納米二氧化鈦；釉層厚度；耐酸性；耐鹽性

中圖分類號：TQ171.73 文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）03-0013-04

Study on the preparation and corrosion resistanceof composite coated backsheet glass for offshore

photovoltaic applications

DU Huazhu，WANG Jie，SHE Chao，ZHANG Yanchang，SHI Wei

（China Electric Power Engineering Consulting Group Zhongnan Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Wuhan 430071，China）

Abstract：In view of the corrosive environment faced by offshore photovoltaic glass，in order to improve the compre?hensive performance of photovoltaic glass，a glaze was prepared by nano titanium dioxide，ink oil，glass powder andhollow silica microspheres，and then a photovoltaic backsheet glass coated with glaze layer was prepared，and itslight reflection performance and corrosion resistance were discussed. The results showed that when the nano-titani?um dioxide content in the glaze layer was 40% and the glaze thickness was 18 μm，the comprehensive performanceof photovoltaic backsheet glass was the best. At this time，the reflectivity of the material reached 84.89%，and it stillhad high reflectivity after soaking in hydrochloric acid solution，sodium hydroxide solution and sodium chloride so?lution for 10 h，and had excellent acid，alkali and salt resistance，which could effectively improve the conversionrate of offshore photovoltaics.

Key words：photovoltaic glass；nano titanium dioxide；glaze layer thickness；acid resistance；salt resistance

海上光伏可以有效利用太陽能發(fā)電，是綠色能源發(fā)展的新方向 [1-2] 。在海上光伏中，雙玻組件可以保證光伏組件正常運行，減少太陽能電池受到外界環(huán)境干擾。但是，隨著雙玻組件在海上光伏中的應用，光電轉化率低、耐腐蝕性低等問題亟待解決。在雙玻組件中，光伏前板玻璃的高透射率、自潔凈等優(yōu)異特性可以大幅提高光電轉化率，而光伏背板玻璃則需要較高的反射率，以達到太陽光再次反射到太陽能電池表面、提高光電轉化率的目的 [3-4] 。對此，通過刻蝕液在光伏玻璃原片上進行水熱刻蝕，研制出一種反射率小的超疏水玻璃 [5] ；使用成本低的各種熔塊，研制出一種背板光伏玻璃上的高反射率釉膜 [6] ；針對光伏背板玻璃的Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -SiO 2 系光伏油墨涂層進行研究 [7] 。

基于此，試驗以納米二氧化鈦、調墨油、玻璃粉和中空二氧化硅微球制備釉料，并以壓花玻璃作為基底材料，研制一種高反射率、耐腐蝕性優(yōu)異的光伏背板玻璃。

1 試驗部分

1.1 材料與設備

主要材料：壓花玻璃（工業(yè)純，天津市百盛玻璃）；金紅石型納米二氧化鈦（工業(yè)純，南京天行新材料）；氯化鈉（AR，東莞市啟達化工）；氫氧化鈉（AR，廊坊鵬彩精細化工）；鹽酸（AR，濟南新達化工）；調墨油（工業(yè)純，合肥新意境材料）；中空二氧化硅微球（工業(yè)純，北京中科雷鳴科技）。

主要設備：SDX型高溫燒結爐（山東崇鼎窯爐）；CM-26d型色度儀（日本尼卡美能達）；QM-1217型行星球磨機（濰坊億涵礦山設備）。

1.2 試驗方法

1.2.1 釉料的制備

（1）將塊狀的壓花玻璃粉碎，然后利用球磨機磨成粒度8 μm左右的玻璃粉，備用；

（2）按照30%∶40%∶27%∶3%的質量比，將納米二氧化鈦、調墨油、玻璃粉和中空二氧化硅微球添加到電動攪拌機中，充分攪拌40 min即可得到釉料 [8-10] 。

1.2.2 光伏玻璃的制備

（1）將壓花玻璃作為基底玻璃，在其表面涂覆制備好的釉料，釉料厚度為12 μm；

（2）設定干燥箱溫度為185 ℃，并將涂覆完釉料的玻璃放到干燥箱中保持20 min；

（3）將干燥后的玻璃轉移到高溫燒結爐中，在恒溫660 ℃條件下鋼化5 min，得到光伏玻璃。

1.3 性能測試

1.3.1 反射率測試

為測試光伏玻璃試樣的反射率，使用色度儀對光伏玻璃試樣600 nm處的波段進行檢測，分析材料反射率。

1.3.2 耐酸性測試

配制0.1 moL/L的鹽酸溶液，作為耐酸性測試的酸性溶液。然后將光伏玻璃試樣放入酸性溶液中浸泡一段時間后，取出光伏玻璃試樣，并用去離子水清洗干凈，再用干燥箱以恒溫100 ℃干燥。最后，利用色度儀檢測酸性溶液浸泡后光伏玻璃試樣的反射率，分析材料耐酸性。

1.3.3 耐堿性測試

配制0.1 moL/L的氫氧化鈉溶液，作為耐堿性測試的堿性溶液。然后將光伏玻璃試樣放入堿性溶液中浸泡。在浸泡一段時間后取出光伏玻璃試樣，用去離子水清洗，干燥箱烘干。最后，使用色度儀檢測光伏玻璃試樣的反射率，分析材料耐堿性。

1.3.4 耐鹽性測試

配制0.1 moL/L的氯化鈉溶液，作為耐鹽性測試的鹽溶液。將光伏玻璃試樣完全浸沒到鹽溶液中一段時間。然后取出光伏玻璃試樣，沖洗并干燥，再用色度儀檢測光伏玻璃試樣的反射率，分析材料耐鹽性。

2 結果與分析

2.1 納米二氧化鈦摻量分析

為提高光伏玻璃試樣的反射率，保持釉料中調墨油、玻璃粉和中空二氧化硅微球的相對質量比不變，改變納米二氧化鈦在釉料中的摻量。

圖1為在不同納米二氧化鈦摻量的光伏玻璃試樣反射率。

由圖1可知，隨著釉料中納米二氧化鈦摻量增多，光伏玻璃試樣的反射率先大幅度提高，直到達到一個平衡點。涂覆20%納米二氧化鈦摻量釉料的光伏玻璃試樣反射率最小，僅為73.24%。當釉料中的納米二氧化鈦摻量增多到25%時，光伏玻璃試樣反射率增大到75.31%，提高幅度為2.83%。當釉料中的納米二氧化鈦摻量增多到40%時，光伏玻璃試樣反射率基本達到一個平衡點，此時反射率為83.27%，對比20%納米二氧化硅摻量時提高了13.69 %。而當釉料中的納米二氧化鈦摻量增多到45%時，光伏玻璃試樣反射率變化不大，反射率為83.48%。這說明，當納米二氧化鈦摻量為40%時，光伏玻璃反射率較高。當這種光伏玻璃作為海上光伏用的背板玻璃時，太陽光可以投過電池片縫隙反射，起到電池片二次發(fā)電的作用，進而實現(xiàn)太陽能高轉化率 [11-13] 。但是，隨著納米二氧化鈦摻量的進一步增多，過多的二氧化鈦在釉層中會出現(xiàn)團聚，光伏玻璃的光散射效率降低，導致反射率基本不再變化 [14-15] 。綜上，當釉料中的納米二氧化鈦摻量為40%時，光伏玻璃試樣的反射率較高，有利于實現(xiàn)高轉化率。

2.2 釉層厚度分析

當納米二氧化鈦摻量為 40%時，改變光伏玻璃表面釉層厚度并測試其反射率，結果如圖 2所示。

由圖2可知，當光伏玻璃表面的釉層厚度從6 μm增多到24 μm時，光伏玻璃試樣的反射率先升后降。

釉層厚度為6 μm的光伏玻璃試樣反射率較小，為81.51%。當光伏玻璃表面的釉層厚度增大到12 μm時，光伏玻璃試樣的反射率增大到83.27%。釉層厚度為18 μm的光伏玻璃試樣反射率處于最高值，達到84.89%。然而，當光伏玻璃表面的釉層厚度繼續(xù)增大到24 μm時，光伏玻璃試樣的反射率出現(xiàn)大幅度降低，為78.36%。當光伏玻璃表面的釉層厚度為18 μm時，光伏玻璃反射率最佳。過大的釉層厚度會導致釉料在光伏玻璃表面的附著力減小，釉層更容易開裂或脫落，因此光伏玻璃反射率大幅降低 [16] 。

綜上，為獲得反射率較高的光伏玻璃，釉層厚度應為18 μm。

2.3 耐腐蝕性分析

2.3.1 耐酸性分析

圖3為光伏玻璃耐酸性試驗結果。

由圖3可知，隨著光伏玻璃在0.1 moL/L的鹽酸溶液浸泡時間的增加，材料反射率先大幅提高，然后緩慢降低。在未經(jīng)過鹽酸溶液浸泡時，光伏玻璃初始反射率為84.89%。當光伏玻璃試樣在鹽酸溶液中浸泡1 h時，材料反射率大幅提高到87.37%。但是，隨著光伏玻璃試樣在鹽酸溶液中繼續(xù)浸泡，材料反射率開始緩慢降低。在鹽酸溶液中浸泡4 h的光伏玻璃試樣反射率為86.25%。而當光伏玻璃試樣在鹽酸溶液中浸泡8 h及以上時，材料反射率基本降低到85%左右，依舊高于未經(jīng)過鹽酸溶液浸泡的光伏玻璃試樣。由此可見，相比于未經(jīng)過鹽酸溶液浸泡的光伏玻璃，光伏玻璃反射率在浸泡10 h內有不同程度提高。這些變化是因為，當光伏玻璃試樣在鹽酸溶液中浸泡時間較短時，釉層內部的結構會逐漸變疏松，出現(xiàn)較大裂隙，使太陽光在釉層表面的漫反射增強 [17-18] 。因此光伏玻璃試樣反射率增大。但是，當光伏玻璃試樣在鹽酸溶液中浸泡時間過長時，釉層會出現(xiàn)釉料開裂、脫落等現(xiàn)象，因此光伏玻璃試樣反射率逐漸減小。這說明光伏玻璃的耐酸性良好，即使是在酸性環(huán)境中也能保持較高的反射率。

2.3.2 耐堿性分析

圖4為光伏玻璃耐堿性試驗結果。

由圖4可知，隨著光伏玻璃在0.1 moL/L的氫氧化鈉溶液浸泡時間的增加，材料反射率先提高后降低。在未經(jīng)過氫氧化鈉溶液浸泡時，光伏玻璃初始反射率為84.89%。當光伏玻璃試樣在氫氧化鈉溶液中浸泡1 h時，材料反射率為86.27%，超過了光伏玻璃的初始反射率。當光伏玻璃試樣在氫氧化鈉溶液中浸泡的時間超過1 h時，材料反射率開始降低。在氫氧化鈉溶液中浸泡10 h的光伏玻璃試樣反射率已經(jīng)降低到85.60%，但依舊高于光伏玻璃的初始反射率。

經(jīng)分析，在堿性溶液侵蝕初期，光伏玻璃釉層出現(xiàn)少許釉料脫落，使釉層表面粗糙度增大，從而增大光伏玻璃反射率 [19-20] 。綜上，這種光伏玻璃有著良好的耐堿性。

2.3.3 耐鹽性分析

圖5為光伏玻璃耐鹽性試驗結果。

由圖5可知，隨著光伏玻璃在0.1 moL/L的氯化鈉溶液中浸泡時間增加，材料反射率整體變化較小。在未經(jīng)過氯化鈉溶液浸泡時，光伏玻璃初始反射率為84.89%。當光伏玻璃試樣在氯化鈉溶液中浸泡1 h時，材料反射率為85.25%。這相比與光伏玻璃初始反射率略微增大，但提高幅度不明顯。當光伏玻璃試樣在氯化鈉溶液中浸泡4 h時，材料反射率為84.97%，與光伏玻璃初始反射率之間的差別較小。另外，當光伏玻璃試樣在氯化鈉溶液中浸泡的時間繼續(xù)增多時，材料反射率依舊沒有較大變化。

即使是在鹽溶液中浸泡 10 h，材料反射率也高達84.85%。由此可見，試驗中制備的光伏玻璃有著優(yōu)異的耐鹽性。

3 結語

（1）當釉層中納米二氧化鈦摻量增多時，光伏玻璃反射率先增大后趨于穩(wěn)定。最佳納米二氧化鈦摻量為40%，此時光伏玻璃反射率達到平衡點，反射率為83.27%；

（2）隨著釉層厚度增大，光伏玻璃反射率先升后降。最佳釉層厚度為18 μm，此時光伏玻璃反射率最大，為84.89%；

（3）當納米二氧化鈦摻量為40%、釉層厚度為18 μm時，這種光伏玻璃反射率較大，且有著良好的耐酸性、耐堿性以及耐鹽性，在海上光伏的腐蝕環(huán)境中適應性良好。

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（責任編輯：蘇 幔）