?光伏玻璃幕墙技术详解

光伏玻璃幕墙技术详解大家知道多少？光伏幕墙不仅具有阻燃、隔热和消音等节能作用，与普通玻璃幕墙相比，还能够降低光污染。下面一起来看看吧！

玻璃幕墙（reflection glass curtainwall），是指由支承结构体系可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。墙体有单层和双层玻璃两种。玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征。2013年据鸟类保护志愿者组织FLAP（Fatal Light Awareness Program）统计，仅在多伦多一地，每年就有一百万到九百万的候鸟死于这些玻璃幕墙。现代化高层建筑的玻璃幕墙采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合，隔层充入干燥空气或惰性气体的中空玻璃。中空玻璃有两层和三层之分，两层中空玻璃由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间；三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点。据测量，当室外温度为－10℃时，单层玻璃窗前的温度为－2℃，而使用三层中空玻璃的室内温度为13℃。而在炎热夏天，双层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热。阳光依然可以透过玻璃幕墙，但晒在身上大多不会感到炎热。使用中空玻璃幕墙的房间可以做到冬暖夏凉，极大地改善了生活环境。

光伏玻璃幕墙技术详解

光伏玻璃是一种通过层压入太阳电池，能够利用太阳辐射发电，并具有相关电流引出装置以及电缆的特种玻璃。它有着美观、透光可控、节能发电且它不需燃料，不产生废气，无余热，无废渣，无噪音污染的优点，应用非常广泛，如：太阳能智能窗，太阳能凉亭和光伏玻璃建筑顶棚，以及光伏玻璃幕墙等等。光伏玻璃可分为晶体硅光伏玻璃和薄膜光伏玻璃两大类，其中幕墙最常用的是晶体硅类，他又分单晶硅和多晶硅两类。下面介绍的一种光伏玻璃是由玻璃－PVB（EVA）胶膜－太阳电池－PVB（EVA）胶膜－玻璃共5层组成（见下图），类似于建筑上常用的夹胶玻璃，具有很好的安全性。可以通过控制双面玻璃之间的电池间隙和边缘空隙，来制成5%～80%透光率的光伏玻璃。中空光伏玻璃是将中空玻璃的外层玻璃替换成双玻夹胶光伏组件，在生产工艺上比双玻夹胶光伏组件多一些合成中空的步骤。并无本质区别。由于晶体硅光伏组件在高温时的发电效率会下降一些，因此中空光伏组玻璃一般在非高温地区使用较多。薄膜光伏玻璃的特点是重量轻、厚度薄、可弯曲、易携带，弱光性好，在早晚光线弱的情况下，发电效果优于单晶硅电池，但并没有传统硅晶电池转化效率高。

光伏玻璃幕墙技术详解

太阳能光伏玻璃由低铁玻璃、太阳能电池片、胶片、背面玻璃、特殊金属导线等组成，它是将太阳能电池片通过胶片密封在一片低铁玻璃和一片背面玻璃的中间，是一种最新颖的建筑用高科技玻璃产品。采用低铁玻璃覆盖在太阳能电池片上，以确保有更多的光线透过率，产生更多的电能。经过钢化处理的低铁玻璃具有更高的强度，可以承受更大的风压及较大的昼夜温差变化。

玻璃幕墙是当代的一种新型墙体，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。

反光绝缘玻璃厚6毫米，墙面自重约50kg/㎡，有轻巧美观、不易污染、节约能源等优点。幕墙外层玻璃的里侧涂有彩色的金属镀膜，从外观上看整片外墙犹如一面镜子，将天空和周围环境的景色映入其中，光线变化时，影像色彩斑斓、变化无穷。在光线的反射下，室内不受强光照射，视觉柔和。中国1983年首次在北京长城饭店工程中采用。

光伏幕墙集合了光伏发电技术和幕墙技术，是一种高科技产品，代表着国际上建筑太阳能一体化技术的最新发展方向。　光伏幕墙是用特殊的树脂将太阳电池粘贴在玻璃上，镶嵌于两片玻璃之间，通过电池可将光能转化成电能。光伏幕墙发电这项主要功能外，光伏幕墙还具有明显的隔热、隔音、安全、装饰等功能，特别是太阳能电池发电不会排放二氧化碳或产生对温室效应有害的气体，也无噪音，是一种净能源，与环境有很好的相容性。

一、晶硅电池

太阳能电池根据其特性分为单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池，其物理性能不同，外表形状、颜色等都有很大差异，非晶硅电池的转换率在6%至9%之间，具有棕色或带半透明特点，适合于弱光发电场所。

二、背板玻璃

其光电模板背面还可以衬托设计师所喜欢的颜色，以适应不同的建筑风格，从而为现代建筑提供一种新的美学装饰效果。背板玻璃图案效果满足于不同建筑风格和透光的要求。

三、光伏幕墙接线盒

接线盒必须具有抗老化、耐紫外线能力，耐力达到1000v符合IP65防护要求，工作温度在-40度到+85度。根据组件功率情况、BIPV工程设计的需要和对建筑美观的要求，配置不同的接线盒。可根据实际情况采用不同形式的接线盒，背面接线盒和侧边接线盒。如在明框式、半隐框式安装中可采取侧边接线盒方式，在点支式，隐框式安装中采用背面接线盒方式。

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随着日益受重视的“双碳”时间表敲定，"光伏"成了资本市场最热门的概念之一。在政策推动下，光伏玻璃的需求激增，一个巨大的市场已经出现。光伏玻璃和普通玻璃有什么不同？又在光伏产业链中发挥什么作用呢？下文带你彻底读懂光伏玻璃！

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光伏玻璃利好，下半年需求回升

历史上光伏玻璃一度被纳入平板玻璃产能置换范围，2020年下半年，扩张受限的产能无法应对高景气度下的爆发性需求，光伏玻璃出现供需失衡，价格飙涨。

在多家光伏组件企业的联合呼吁下，去年12月，工信部发文明确光伏压延玻璃项目可不制定产能置换方案。受新政策影响，2021年起光伏玻璃扩产增速。

2020下半年光伏玻璃价格在供需紧张的推动下快速上涨，不到半年的时间价格涨幅接近80%。进入2021年3月份以来，光伏玻璃价格已回落到历史低点徘徊，但根据CPIA测算，今年新增装机55GW左右的情况下，上半年仅完成了不到10GW，下半年供需格局向好，光伏玻璃价格有望小幅反弹。

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光伏玻璃在光伏产业链中的位置

概括来说，光伏产业链行业上游为从硅料到硅片的原材料制备环节；中游则是从光伏电池开始到光伏组件的制造环节，负责生产有效发电设备；下游则是应用端，即光伏发电系统。

那么，正处于黄金赛道的光伏产业，都有哪些参与企业？

光伏产业链全景图谱如下：

要生产一台光伏组件，仅有硅料、硅片和电池显然是远远不够的，还需要一系列非硅辅材相配合。辅材的性能对组件最终性能同样有着重要影响。

光伏玻璃就是光伏产业链上重要的辅件！目前常见的组件辅材包括互联条、汇流条、钢化玻璃、胶膜、背板、铝合金、硅胶、接线盒共八种。

从成本端看，辅材中成本占比排名前五的分别是边框、玻璃、胶膜、背板以及焊带。其中边框在非硅成本中占比最高，而玻璃、胶膜以及背板则是光伏组件的核心辅材，对设备的最终性能有重要影响。

（图中为2020年数据，不适用于2021年，但整体情况不会有太大变化）

光伏玻璃的发展主要受上下游驱动，目前的主要趋势分别是增大与减薄。

尺寸增大主要是受上游影响。由于硅片尺寸的逐渐增长，作为封装面板的玻璃板也必须同步增大，方能满足上游需求。但当前行业内能够生产大尺寸玻璃的企业不多，这导致了一定程度的供需错配，助推了玻璃价格上涨。未来如何尽快调整产能，是对生产企业的挑战。

减薄则一是降本需求，二也与光伏组件设计有关。目前，部分双面组件采取的是正反面均用玻璃封装的双玻璃路线，正反双面均使用2.5/2.0mm厚度玻璃，而非传统的3.2mm。这既是为了设备整体减重，也是出于成本考虑。考虑到双面组件渗透率的持续增长，未来光伏玻璃减薄也将持续。

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光伏玻璃的制作流程

光伏玻璃一般用作光伏组件的封装面板，直接与外界环境接触，其耐候性、强度、透光率等指标对光伏组件的寿命和长期发电效率起核心作用。目前光伏玻璃有三种主要产品形态：超白压花玻璃、超白加工浮法玻璃，以及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃。

通常来说，硅片光伏组件主要使用超白压花玻璃或超白加工浮法玻璃，一方面可以对太阳能电池起到保护作用，增加光伏组件的使用寿命。另一方面，超白压花玻璃及超白加工浮法玻璃的含铁量相对较低，透光率更高，能够提高组件发电效率。

光伏玻璃制造流程

主要分为原片生产和深加工两个环节。其中，原片生产指将原料熔化制成为玻璃原片半成品的过程，主要包括配料、熔制、澄清、压延、退火、切片、装箱等步骤。原片生产是光伏玻璃的制作核心环节，原片玻璃生产环节决定玻璃的透光率与瑕疵度，其工艺水平直接决定了产品质量和生产效率，是各家厂商拉开单位成本的关键所在。深加工指以原片为基本原料，通过精切、磨边、清洗、镀膜、钢化、装箱等步骤提升玻璃的物理和化学性能的最终产品，用作组件的封装面板。

此外，为了增加玻璃的强度，玻璃还要经过钢化处理。

光伏玻璃工艺难点

主要在于低铁控制和温度控制：超白玻璃生产工艺难度较高，主要体现在配料和熔制环节， 压延、退火、切片等原片生产的其他环节以及深加工的主要环节均与普通玻璃的生产工艺差异不大。

（1）低铁控制：光伏玻璃对铁含量的要求很高，在配料计算中，一般以各厂商配方的标准成分为基 准，对各种原料化学成分含量进行配平运算，而 Fe2O3在计算中为带入项，因此对各项原料的化学成 分含量特别是铁含量有明确要求。在制作过程中需严格控制原料的化学成分、精确控制原料称量、 尽可能提高配合料均匀度等工艺标准，同时原料输送设备必须采取高效除铁控制措施，以避免造成 原料的二次污染。

（2）精确控制熔窑玻璃液上下温差：超白玻璃铁含量低，玻璃液透热性好，垂直方向上温度梯度减小，导致池底的温度升高，表面温度降低，造成玻璃液上下温差减小，玻璃液对流减弱，微气泡不 易排出，澄清难度增加。因此熔窑的结构设计上，需要适当增加窑炉池深，采用逐级抬高的台阶式 池底结构，设置鼓泡装置和窑坎结构，采用窄长卡脖结构，主横通路设置调压小烟囱，池壁设计为拐角形式等；在工艺控制上主要体现在两个方面：一是玻璃色泽的控制，窑炉气氛需调整为氧化性， 对燃料的成分也需要控制，避免产生硫化铁降低白度。二是玻璃澄清质量的控制，一般采用多点温度控制技术确保温度的精细控制。

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光伏玻璃与普通玻璃的区别

光伏玻璃性能特别，技术认证复杂，客户黏性高。成品的光伏玻璃具有高太阳能透过比、低吸收比、低反射比和高强度等特点。光伏玻璃的质量直接决定了光伏组件的产品性能、效率及寿命，因此光伏玻璃的技术认证更为严格、复杂。由于认证复杂、周期较长且成本不低，光伏电池玻璃企业一旦与组件厂商建立了购销关系，一般较为稳定。

光伏玻璃生产成本相对刚性。在原片玻璃生产环节中，重质纯碱和石英砂是主要的生产原材料。为了保证原片玻璃的高太阳能透过率，玻璃含铁量比普通玻璃低，一般要控制在0.015%-0.02%左右；因此原片玻璃生产中需使用高透光度低铁含量石英砂，石英砂中二氧化硅和铁的含量决定其品质。实际生产中，直接材料占总成本比重大概40%，燃料和动力占比约40%，这些材料和燃料的成本相对刚性，厂商主要通过做大窑炉来降低能耗和人工成本等手段降低成本。

光伏玻璃具有较高的行业壁垒。光伏玻璃技术壁垒较高，长期技术经验积累和完备的工艺流程构成 了非玻璃生产企业进入光伏玻璃行业的主要障碍。此外，与普通玻璃生产线相比，超白玻璃生产线 在料方设计、配料工艺、窑池结构、熔化工艺、控制流程等方面均有更高要求，普通玻璃的生产线无法轻易转换为光伏玻璃生产线。除技术壁垒外，光伏玻璃行业还具有认证、客户、规模等方面的 进入壁垒，形成了新进入者寥寥的整体格局。

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光伏玻璃的主要成分

光伏玻璃的成本主要由原材料、燃料动力、人工成本、 制造费用等构成，其中原材料和燃料动力占成本的 80%以上。

光伏玻璃的原料包括石英砂、长石、白云石、石灰石、纯碱、芒硝等，由于不同产地原料的成分差异较大，因此为保证原料成分稳定，一般会选择定点砂矿采购优质低铁原料。

扩展阅读：光伏玻璃主要原料的地域分布

我国石英矿储藏量丰富，安徽凤阳、江苏东海、安徽蚌埠、广东河源、江苏新沂、新疆准东、辽宁彰武、 河北灵寿等地均为石英砂产业聚集地，但符合标准的砂矿不多，主要分布在安徽凤阳、广东河源、 广西、海南等地。

钾长石是由硅氧四面体组成架状晶体结构钾的铝硅酸盐矿物，一般呈肉红色、黄白色、白色或灰色，具有熔点低、熔融间隔时间长、熔融粘度高等特点。我国钾长石储量约79.14 亿吨，黑龙江、新疆、陕西、青海、云南、山西、辽宁、河北、河南、江苏、安徽、福建、广东、广西、四川、山东等19个省（区）市已有探明有大中型储量的矿床，其中黑龙江、新疆、陕西、青海的储量约占钾长石已探明储量的90%。

白云石是构成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分，与白云石共生或伴生的矿物主要有方解石、菱镁矿、长石、石英、石膏等。我国白云石矿产资源分布广泛，几乎各省都有分布；储量丰富，目前已探明可开采白云石矿资源储量超过200亿吨，主要分布在山西、河北、宁夏、吉林、河南、辽宁、内蒙等地。

石灰岩资源在我国储量丰富，除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据原国家建材局地质中心统计，全国石灰岩分布面积达43.8万KM2（未包括西藏和台湾），约占国土面积的1/20，其中能供做水泥原料的石灰岩资源量约占总资源量的1/4～1/3。

原料

一般占光伏玻璃成本比重 30%-40%。在原料中，纯碱占比接近 50%， 石英砂超过 25%，其他原材料成本不足 25%。

一般情况下，为节省运费，企业会本着就近原则在当地采购石英砂。石英砂价格波动相对较小，一般随 CPI 波动，此外，一 些企业为了保障原料供应安全，锁定石英砂采购成本，直接投资相关矿产，如信义光能控制了部分广西北海、广东河源的石英砂资源，福莱特拥有安徽凤阳储量 1,800 万吨的优质石英砂采矿权等。

纯碱是影响光伏玻璃成本的主要因素之一。纯碱上游为原材料盐与氨气，成本相对较为稳定， 价格变化主要受下游需求影响。纯碱下游有玻璃、无机盐、氧化铝、玻璃、洗涤用品等行业，其中玻璃消耗纯碱占比达 55%，对纯碱的价格影响最大，因此总体上纯碱价格走势与玻璃需求有一定相关性。

光伏玻璃的燃料动力主要包括石油类燃料、电和天然气等。原片生产环节主要能耗以天然气、石油类燃料和电为主，其中窑炉为主要耗能设备；深加工环节以用电为主，其中钢化炉为主要用电设备。

燃料

成本一般占光伏玻璃总成本的 30%-40%。石油类燃料是影响燃料成本的主要因素，其中电力和天然气由市政供应，为政府指导价，各地价格略有不同，总体而言较为稳定，而石油类燃料受国际原油价格影响波动较大，价格也更难判断，因此是成本变动的最主要来源。

一般而言，每吨石油焦价格下降 100 元，每重箱玻璃生产成本下降 1.06 元。为尽量降低石油类燃料价格大幅波动对成本的影响，行业内许多公司装配石油类燃料和天然气双燃料系统，可根据石油类燃料和天然气的价格效益比合理选择燃料结构，且近年来受制于环保压力，厂商越来越重视天然气的使用，如福莱特最新设计的 1,200 吨/日熔炉以天然气为主要燃料，石油类燃料为备用系统。以福莱特为例，虽然尽管 2015-2018H1 期间，原油价格波动超过了 240%，但总体上燃料动力费用占采购金额的比例在 39%-45% 之间波动。

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国内光伏企业龙头有哪些

光伏玻璃行业的主要参与者有信义光能、福莱特、彩虹、金信太阳能、南玻、中建材等企业，其中信义光能和福莱特处于第一梯队，彩虹、金信、南玻处于第二梯队。目前信义、福莱特、彩虹是市场占有率最高的三家企业。

行业龙头介绍

信义光能：公司为全球最大的光伏玻璃制造商，截至2019年12月31日，公司拥有总计日熔化量7,800吨的光伏玻璃生产线，占有全球超过 30% 的市场份额。2020年公司新增6条太阳能玻璃生产线总产能为6,000吨/日，预期2020年和2021年产能将分别增长至11,800和13,800吨。

公司光伏玻璃拥有三大生产基地，分别位于芜湖天津以及马六甲市，都在沿海城市。沿海城市耗电量大，是光伏玻璃下游客户产能集聚的位置，而贴近下游，客户能够减少运输成本、原材料方面公司自建了北海石英砂生产基地，建成后可以进一步降低公司原材料成本。

公司是全球首家于商业生产中采用日熔量1,000吨一窑四线生产线的生产商，公司日熔量高于行业平均水平，大尺寸窑炉的燃烧效率更高，单位能耗更低，具有单线成本优势，同时大窑炉对人工成本和制造费用上也更具摊薄，优势公司光伏玻璃窑炉良品率为82%。

福莱特：截至2019年12月31日，公司拥有总计日熔化量5,400吨的光伏玻璃生产线，占有全球超过20%的市场份额，为全球第二大的光伏玻璃制造商。公司新增四条太阳能玻璃生产线，总产能为4,400吨/日，将分别于2020年和2021年新增2000吨/日和2400吨/日产能。此外，根据公司A股发行预案，公司将进一步扩充安徽凤阳2*1200吨/日窑炉线，预计2020、2021、2022年，日熔产能分别可达6,400、11,000、12,200吨/日。

公司还拥有安徽凤阳储量1,800万吨的优质石英砂采矿权，在提升原材料品质的同时，又巩固了原材料供应的稳定性，通过技术的提升以及优秀的供应链管理公司，光伏玻璃的单位成本从2017年的17.99元/平方米下降至2019年的15.96元/平方米，降幅达12.72%。公司原产能和新产能良品率分别为80%和95%，高于信义光能。

公司A股IPO项目年产90万吨光伏组件盖板玻璃项目的单窑熔量，已经从公司原有产能的300-600吨，大幅提升至1000吨，而今年新建的75万吨产能又进一步提升至1200吨。

根据业内不完全统计，2021年至今，光伏玻璃企业至少公布了12个重大光伏玻璃扩产项目，总投资额接近450亿元。前两个项目投资均超过100亿元，属于凯盛集团与彩虹新能源。但需要注意的是，光伏玻璃产能释放时间较长，一般建设周期为1.5-2年。所以今年扩产的项目，预计要到2023年才可能完全释放，所以短期内产能供给的局面难以得到有效缓解。

从历年光伏玻璃产能来看，信义光能、福莱特的产能一直排列最前。而今年信义光能、福莱特、洛阳玻璃、亚玛顿均有扩产，从产能爬坡来看，有望在2023年之前投产。信义光能与福莱特实际在产产能分别为10,800t/d、9,200t/d，福莱特安徽凤阳2条1,000 t/d产线将于2021下半年投产。国内规划及在建产能合计8,400 t/d，将于2021、2022年建成总产能12,200、18,200 t/d。

来源：放大灯、全球光伏、未来智库等

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