目前主流的光伏组件中,双玻组件采用2.0+2.0的半钢化玻璃,而单玻则采用3.2mm的全钢化玻璃,那为什么双玻组件不采用2.0+2.0的全钢化玻璃呢?为什么市场上有着3.2mm、2.8mm、2.5mm等多种厚度规格的光伏玻璃呢?下面给大家简单的解答一下。
一:光伏玻璃厚度的发展史
在光伏产业发展的早期,有较多用于欧美的光伏组件(单玻)采用的是4.0mm厚的光伏玻璃,随着光伏玻璃技术的发展和标准的制定,3.2mm厚的全钢化光伏玻璃能够通过相关的测试,符合光伏组件的使用标准,在消除了对玻璃强度的顾虑后,出于成本、重量考虑,光伏组件基本上采用的都是3.2mm厚度的全钢化光伏玻璃,4.0mm的光伏玻璃在2014年之后便逐渐地退出了历史舞台。
也是在2014年左右,韩国LG了解到2.8mm厚的玻璃是玻璃行业长期以来能够进行全钢化的厚度下限后,在测试和认证完成后,韩国LG便全面采用2.8mm光伏玻璃作为其光伏组件(单玻)的盖板玻璃,于是,2.8mm厚度的全钢化光伏便出现在市场上。
另外值得一提的是,直到现在采用低于3.2mm光伏玻璃作为单玻光伏组件盖板玻璃的组件厂家依然是少数。
在2017年初,随着中航三鑫在全球首次推出2.5mm的全钢化玻璃,其各方面的机械性能直逼3.2mm钢化玻璃,让市场看到了2.5mm全钢化玻璃替代3.2mm或2.8mm光伏玻璃作为单玻组件盖板的可能性,然后2.5mm厚度的全钢化玻璃开始在市场上售卖。
而双玻组件大概出现于2016年左右,且早期的双玻组件主要采用2.8mm+2.8mm厚度的钢化玻璃或者2.5mm+2.5mm钢化或半钢化玻璃。2018年底,由于2.0mm半钢化光伏玻璃量产能的提升以及成本的明显下降,隆基和阿特斯率先大规模地开启了对于2.0mm+2.0mm双面双玻组件的量产,在满足强度和成本要求的情况下,大幅度降低了双面双玻组件的重量(以144半片电池组件为例,双面双玻组件重量可降低5KG),逐渐赢得了市场的高度认可。于是2.0mm+2.0mm半钢化玻璃的双玻组件组合便一直延续至今。

了解以上内容,就能理解为什么市场上有多种多样厚度的玻璃了:3.2mm的玻璃是单玻时代为了降本、减重推出,取代之前的4.0mm厚度的玻璃;2.8mm的厚度玻璃是玻璃行业长期以来能够进行全钢化的厚度下限,所以基于强度与成本的考虑,当时全钢化玻璃一般最低就是2.8mm的厚度;而随着技术的发展,中航三鑫推出2.5mm超薄的全钢化玻璃,于是2.5mm厚度的全钢化玻璃开始在市场上流通,但是由于2.5mm厚度的玻璃进行全钢化存在一定的技术难点,所以市场上同时有2.5mm的全钢化玻璃和半钢化玻璃;随着双玻组件的出现,由于3.2mm+3.2mm与2.8mm+2.8mm厚度的双玻组件重量太大,且成本过高,所以双玻组件的玻璃薄片化趋势越来越明显;2018年由于2.0mm半钢化光伏玻璃量产能力的提升以及成本的明显下降,2.0mm+2.0mm的双玻组件开始成为主流。
二:钢化技术
前文说过2.8mm厚的玻璃是玻璃行业长期以来能够进行全钢化(物理)的厚度下限,这主要源于玻璃物理钢化工艺的原理限制。
玻璃物理钢化工艺的原理:是通过将玻璃加热到软化点(600℃)以上,高温使得玻璃本身的内应力被消除,然后将其迅速送入冷却装置中急速、均匀冷却(一般是用均匀的高压冷风进行冷却)。
因为玻璃的导热系数较小,所以在此过程中,玻璃的内层和表层将产生很大的温度差,由于玻璃内外部的温度差的存在,玻璃在冷却过程中,表面的温度低于其中心处的温度。当玻璃表面的温度在高压冷风的作用下快速降低时,表面收缩而成压应力(外应力) 状态,此时随着玻璃整体温度的降低,其中心继续收缩,呈张应力(内应力) 状态。
随着玻璃内部的温度梯度消失,其表面会获得相当大的均匀分布的压应力层,并且玻璃的内部的张应力与外部的压应力会达到平衡,从而使钢化玻璃具有很高的抵抗外界冲击的机械强度、较好的热稳定性能及其他各种安全性能。

但是这个钢化冷却的过程对厚度非常敏感,玻璃越薄(如2.8mm或2.5mm及以下厚度),在快速冷却过程中更容易产生过度变形(如翘曲、波纹),导致成品率低、钢化应力不均等,难以达到全钢化的要求。所以长期以来,采用物理全钢化玻璃的厚度下限一直控制在2.8mm。
而半钢化玻璃的加工原理与全钢化玻璃相似,光看玻璃表面看不出什么区别。其加工原理也是将玻璃加热到600℃以上,只是全钢化玻璃冷却速度快,而半钢化玻璃冷却速度比较慢,这样一来,冷却时玻璃不容易变形,良率大幅提升,但是也正是由于冷却更慢,半钢化玻璃的表面应力更小,一般为:24-69Mpa,而钢化玻璃表面应力为:90Mpa 以上,所以半钢化玻璃的强度介于钢化玻璃和普通玻璃之间。
纵上,基于成本和组件重量的考量,目前主流的双玻光伏组件使用的玻璃为2.0mm的厚度,而物理钢化技术的限制,导致2.0mm的玻璃只能做半钢化,且半钢化玻璃强度虽然低于全钢化玻璃,但仍满足双玻组件的使用需求,所以2.0mm+2.0mm的组件是目前双玻组件的最优选择。
随着光伏行业的内卷和光伏上网电价的不确定,市场上已经有采用1.8mm甚至1.6mm的半钢化玻璃的双玻组件了,虽然玻璃的薄片化能降低组件的成本和重量,但是薄片化的玻璃强度也随之降低,带来的失效风险也会提升!(部分厂商会通过降低组件尺寸,以降低薄片化玻璃带来的失效风险)

PS:薄片化的玻璃其实也可以采用化学钢化法,但是成本较高,且制备大面积的玻璃良率较低,更适用于屏幕面板、手机屏幕等产品。