El vidrio ultra transparente es uno de los componentes importantes de células solares fotovoltaicasCon el desarrollo continuo de la tecnología de células solares fotovoltaicas, la cantidad de vidrio ultra transparente para envases aumenta gradualmente y la demanda del mercado también aumenta gradualmente. Al mismo tiempo, también se plantean requisitos más altos para la calidad del vidrio ultra transparente fotovoltaico, debe tener una alta transmitancia de luz, por lo que el contenido de hierro debe ser bajo. En los materiales compuestos de vidrio ultra transparente, arena de cuarzo representa más de 60% en peso, es el principal factor que afecta el contenido de hierro del vidrio.
Requisitos de calidad del vidrio fotovoltaico para arena de cuarzo
Los requisitos de calidad del vidrio fotovoltaico para arena de cuarzo incluyen principalmente cuatro aspectos: contenido de hierro, contenido de titanio, tamaño de partícula y minerales pesados refractarios.
① Contenido de hierro:
La diferencia obvia entre la arena de cuarzo utilizada en el vidrio fotovoltaico y el vidrio común radica en el contenido de hierro, el contenido de hierro de la arena de cuarzo en el vidrio fotovoltaico no debe superar las 100 ppm.
② Contenido de titanio
El óxido de titanio en la arena de cuarzo coloreará el vidrio y reducirá la transmitancia de luz y la transparencia del vidrio, por lo que el contenido de titanio de la arena de cuarzo en el vidrio fotovoltaico no debe ser más de 300 ppm.
③ Tamaño de partícula
El tamaño de partícula y el grado de la arena de cuarzo afectarán la calidad del vidrio fotovoltaico. El tamaño de partícula requerido es de 0,71 a 0,104 mm y la proporción de partículas por debajo de 0,104 mm no puede superar 5%.
④ Minerales pesados refractarios
La arena de cuarzo contiene algo de cromita y circón, que son minerales pesados refractarios. Son fáciles de formar piedras en el vidrio fotovoltaico y afectan el procesamiento de los productos terminados. Por lo tanto, la cantidad de minerales pesados refractarios en la arena de cuarzo para el vidrio fotovoltaico debe ser ≤5 ppm y el diámetro de cada partícula debe ser ≤0,25 mm.
Método de purificación de arena de cuarzo para vidrio ultra transparente
Los métodos de purificación de la materia prima de cuarzo incluyen principalmente los siguientes:
1. Lavado con agua y desfangado calibrado
El lavado con agua elimina la suciedad y las impurezas de la superficie de la arena de cuarzo al enjuagarla con agua, mientras que el desfangado graduado utiliza equipos de clasificación hidráulica para separar la suciedad y las impurezas de grano fino; este método puede mejorar la pureza y el grado de la arena de cuarzo.
2. Método de fregado mecánico
El depurado mecánico se refiere al método que separa la película de hierro y las impurezas de las partículas de cuarzo mediante una máquina. En concreto, las partículas de cuarzo chocan entre sí mediante una fuerza externa generada por la máquina, lo que crea una fuerza de trituración entre las partículas, que desprende la película de hierro y las impurezas adheridas a la superficie de la arena de cuarzo. Además, la configuración y la estructura de la máquina de depuración, así como la concentración y el tiempo de depuración, pueden afectar al efecto de depuración.
3. Separación magnética
La separación magnética consiste en separar los minerales magnéticos de los no magnéticos mediante la fuerza magnética. Este método puede eliminar impurezas minerales débilmente magnéticas, como hematita, limonita, biotita e ilmenita, que están fuertemente unidas a la superficie de las partículas de arena; este método también puede eliminar impurezas envueltas con minerales magnéticos.
4. método de loción
El método de flotación se utiliza principalmente para eliminar feldespato, mica, hierro secundario y diversas impurezas asociadas no magnéticas en la arena de cuarzo, modificando la hidrofobicidad de la mica y el feldespato para lograr el efecto de separación. Según los diferentes activadores, la flotación se puede dividir en tres tipos: método con flúor y ácido, método con ácido sin flúor y método sin flúor y ácido.
5. Método de lixiviación ácida
Teniendo en cuenta que el cuarzo es insoluble en ácido (excepto el HF) y que los minerales de impurezas que contienen Fe se pueden disolver con ácido, el método de lixiviación puede eliminar los minerales que contienen hierro de la arena de cuarzo. El método de lixiviación ácida puede eliminar los minerales que contienen hierro de la arena de cuarzo. Los ácidos que se utilizan habitualmente en el método de lixiviación ácida incluyen ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fluorhídrico y ácido oxálico. Estos ácidos, especialmente el ácido fluorhídrico, tienen un efecto muy bueno en la eliminación de Fe, Al y Mg, pero el ácido fluorhídrico es el más dañino para el medio ambiente.
6. Método microbiológico
El método microbiológico consiste en eliminar la película de hierro o el hierro impregnado en la superficie de las partículas de cuarzo mediante microorganismos. Se trata de un nuevo tipo de tecnología de eliminación de hierro, que actualmente se encuentra en la etapa de investigación de laboratorio. La investigación muestra que la flora microbiana tiene un buen efecto de eliminación del óxido de hierro en la superficie de la arena de cuarzo; la flora microbiana incluye Aspergillus niger, Penicillium, Polymyxa y Lactococcus, etc. Entre ellos, Aspergillus niger tiene el mejor efecto de eliminación de hierro.
7. Método de eliminación de hierro por ultrasonidos
El método de eliminación de hierro por ultrasonidos es el método que elimina las impurezas de hierro de las partículas de cuarzo a través de ondas ultrasónicas. Específicamente, se utilizan ondas ultrasónicas para generar ondas de choque durante el proceso de cavitación en agua. Con este método, las impurezas de hierro se desprenden de la superficie de las partículas de cuarzo a través de ondas de choque, por lo que se logra el objetivo de eliminar el hierro. Este método puede eliminar eficazmente la película de hierro secundaria en la superficie de las partículas de cuarzo, pero su costo es alto, por lo que se utiliza principalmente en la industria del silicio de alto valor agregado y de precisión.
Posdata
El cuarzo natural se puede aplicar al vidrio ultra transparente solo después de molerlo y clasificarlo, su contenido de hierro y tamaño de partícula deben estar dentro de un rango determinado. Mientras tanto, para mejorar el rendimiento de la arena de cuarzo en el vidrio ultra transparente, también es necesaria la modificación de las partículas de cuarzo.
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