多尺度光伏玻璃压延成型机理研究

The PV glass is an important part of the solar battery component,its quality have a great effect to the performance of the solar battery component.It has very important significance for obtaining high quality PV glass products to research and optimize the PV glass calendering process. The mechanism of PV glass calendering will be studied from the following two levels in this project.（1）the multi-scale formability analyse of calendering process. Considering the glass mesoscopic structure, the basic law of PV glass calendering process will be studied, the corresponding mathematical equations and numerical algorithm will be established, and the integrated numerical simulation of calendering process including glass flowing, molding, cooling and micro-structure will be realized. (2) the performance prediction of PV glass products. The formation and evolution law of glass mesoscopic structure ( such as crystallization and phase ) and multi-physics coupling simulation will be studied to obtain the mesoscopic structure and distribution of products. On the basis of this, the seamless connection between the macroscopic products and the mesoscale microstructure will be realized using the homogenization theory, and the macroscopic work performance of products will be analysed quantitatively. Based on the above work, and with experimental verification and comparison, the associated model of material properties - calendering process - micro structure - products performance will be established, the products performance prediction based on the formability analysis will be realized, which will provide a scientific method and basis for evaluation, optimization of glass molding die structure and process.

光伏玻璃是太阳能电池组件的重要组成部分，其品质对太阳能电池组件的性能有重要影响。研究并优化光伏玻璃压延成型过程对于获得优质的光伏玻璃制品具有十分重要的意义。本项目拟从如下两个层面研究光伏玻璃压延成型机理：（1）压延过程的多尺度可成型性分析。考虑玻璃微结构（如析晶和分相）的演化，建立相应的数理方程和数值算法，研究成型过程的基本规律，实现压延成型中流动、成型、冷却全过程的集成化模拟；（2）光伏玻璃的性能预测。研究成型过程中微结构的形成和演化规律以及多物理场耦合模拟，计算成型后产品中微结构的形态及分布，在此基础上，采用均匀化理论实现宏观尺度产品与介观尺度微结构的无缝衔接，对产品的宏观工作性能进行定量分析。基于上述工作，结合实验验证与比对，最终建立起材料特性－工艺过程－微结构－产品性能的关联模型，实现在可成型性分析基础上的制品性能预测，为评价、优化光伏玻璃压延成型模具结构和工艺提供科学方法和依据。

太阳能光伏产业作为绿色、新能源产业最重要的组成之一，具有非常广阔的发展前景。光伏玻璃是太阳能电池组件的重要组成部分，其品质对太阳能电池组件的性能有重要影响。研究并优化光伏玻璃压延成型过程对于获得优质的光伏玻璃制品具有十分重要的意义。.本项目围绕光伏玻璃压延成型过程的多尺度理论建模和数值模拟技术以及基础工艺规律进行了系统研究，具体如下。.1) 研究建立了光伏玻璃压延成型过程三维流场和温度场的数学模型和数值算法，解决了三维流场计算中数值解的不稳定问题和三维流动前沿的追踪。以此为基础开发了相应的计算模块，为系统地研究光伏玻璃压延成型打下了理论基础。.2) 对于像光伏玻璃这样的复杂多组分混合体系，其物性参数对生产设计和数值计算显得尤为重要。建立了光伏玻璃的性质（粘度和热性质）和成分之间关系模型，编制了相应的计算程序，一方面为生产工艺的制定、模具设计提供理论参考，一方面为光伏玻璃成形数值分析提供所需要的参数，并为以后进一步的料方设计和计算打下理论基础。.3) 建立了耦合宏观温度场与介观析晶形态计算的多尺度模型和算法。本项目基于有限元/蒙特卡洛法/像素法理论，建立了宏观温度场和介观析晶过程耦合的多尺度计算模型和算法，开发了相应的计算模块。在介观模拟计算中，提出了基于体视学Delesse定律的改进算法，其计算速度与二维经典算法相当，而计算精度可以和三维算法相媲美，实现了计算速度和精度理想结合。.4)开发了三维流场和温度场计算用后处理模块，实现了系统的3D几何模型重构、网格模型重构、计算结果的三维动态显示、彩色云图显示、剖切显示等功能。.5) 研究确定了光伏玻璃压延成型压延辊的传热冷却和压延力的主要影响因素及其影响规律，为压延辊的设计选型和工艺制定提供了理论依据。.本项目将为玻璃成型的研究提供新的思路和方法，为系统地研究光伏玻璃压延成型打下了理论基础，为评价、优化玻璃压延成型模具结构和工艺条件提供科学方法和依据。