光伏组件最外层覆盖的玻璃，其核心性能指标——透光率，直接决定了组件将阳光转化为电能的效率。而影响透光率最关键的因素之一，就是玻璃原料中铁（Fe）元素的含量。普通玻璃通常含有约0.1%（1000ppm）的铁，但这对于光伏玻璃来说是过高的，它要求铁含量必须严格控制在≤0.015%（150ppm）以下。这场关于玻璃中“铁”含量的严格控制，实质上是一场关乎光伏发电效率和经济性的“透光率与含铁量的博弈”。
01铁：光伏玻璃的“死对头”
普通玻璃边缘常呈现淡淡的绿色，这正是铁杂质存在的视觉证据。普通玻璃的铁含量通常在0.1%左右（1000ppm），而光伏玻璃则要求铁含量（以三氧化二铁计）必须≤150×10⁻⁶（0.015%或150ppm）。这相当于将铁杂质的允许含量降低了近85%。
铁在玻璃中主要以两种离子形态存在：Fe³⁺在380nm附近有强吸收峰，呈现黄色；而Fe²⁺在1050nm附近有宽吸收带，使玻璃呈现蓝绿色。这两种形态共同作用，不仅让玻璃着色，更在关键波段“吞噬”着宝贵的光子。研究数据表明，配合料中外加铁含量每增加1×10⁻⁴，玻璃在400-1200nm波段的平均透过率就降低约0.5%。这对于光伏玻璃必须满足90%以上透光率的基本要求构成了直接威胁。
要生产符合要求的低铁玻璃，首要挑战在于原料的深度提纯。光伏玻璃中石英砂占比超过60%，其品质直接决定最终产品的铁含量。天然优质脉石英资源（如湖北蕲春、江苏东海）已临近枯竭，迫使行业转向开发含铁量约200ppm的石英岩资源。
石英砂除铁方法
石英砂中含铁元素的杂质矿物主要包括:针铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、电气石、角闪石、黑云母、石榴子石等。杂质的主要赋存形式包括:节理面上的氧化铁薄膜、节理面上次生淋滤的铁泥质、细小石英颗粒表面及裂隙中的铁质、含铁质的矿物等。目前,石英砂除铁工艺一般先把原料进行水洗脱泥，再通过选择机械擦洗、磁选、超声波、浮选、酸除、微生物等方法,除去石英砂中的铁质,提高石英砂的工业价值。
1.1 机械擦洗除铁
机械擦洗是借助外力和砂砾间的碰撞与摩擦,来除去石英砂表面的铁质薄膜及吸附在石英砂表面的含铁矿物，进而达到除铁的目的。机械擦洗工艺包括棒磨擦洗和传统机械擦洗两类,擦洗机的结构和配置形式、擦洗工艺等因素共同控制了石英砂的除铁效果。机械擦洗除铁工艺是目前应用最为广泛的石英砂除铁工艺，其具有质量好、产量大、成本低廉、操作简单的特点,能够满足浮法玻璃对优质硅砂的要求,是小规模生产加工企业的首选。
1.2 磁选除铁
石英砂中含铁的杂质矿物具有可磁化的特性,利用外界磁场可以将石英砂中的可磁化矿物与非磁性矿物分离，进而达到除去铁质的目的。磁选除铁主要针对石英颗粒间隙及与石英呈联生体形式产出的磁性矿物,如赤铁矿、褐铁矿和黑云母等,但是对于表面吸附的铁质薄膜,该种方法的效果并不理想。
1.3 超声波除铁
超声波除铁工艺是利用超声波在水中发生空化过程中产生冲击波,冲击波使得石英砂颗粒表面的含铁杂质脱离进入溶液，到达除铁的目的。超声波除铁可以有效去除石英砂颗粒表面的次生铁质薄膜,但其工艺方法比较昂贵,多用于高附加值、精密硅产业领域。
1.4 浮选除铁
根据不同矿物密度及物理性质的差异，可以利用浮选法来降低石英砂中杂质铁的含量。根据所采用活化剂的差异,可划分为三种:第一种是有氟有酸法,该种方法效果好,操作简单,指标稳定,但其污染较为严重,对生态破坏较大；第二种是无氟有酸法，相较第一种方法,减少氟的使用使得其对生态的破坏大大降低但强酸提高了浮选设备的腐蚀损耗；第三种方法是无氟无酸法，这种方法技术要求较高,工艺流程复杂,目前应用较少。
1.5 酸浸除铁
酸浸除铁法主要是利用石英不溶于酸(氢氟酸除外)，其它杂质矿物能被酸溶解的特点,从而达到对石英砂的进一步提纯。酸浸法不仅仅能将铁质从石英砂中去除，同时对非金属杂质矿物也有较好的效果。目前，酸浸法主要包括单酸浸法和混合酸浸法两种。单酸浸法主要针对杂质比较单一的石英砂。混合酸浸法是将不同的酸混合在一起,协同去除石英砂中的各类杂质,去除效率更高，产品纯度也较好。酸浸法常用的酸类包括硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸等,亦有采用对环境危害较小的草酸进行除铁。影响酸处理效果的主要因素包括石英砂粒度、酸的浓度、温度、时间以及各类酸的混合比例、投放时间等。
1.6 微生物除铁
利用微生物除石英砂颗粒表面的薄膜铁或浸染铁是最新发展起来的一种新型除铁技术，目前正处于实验室研究阶段。研究结果表明,黑曲霉素菌、青霉菌、梨形毛菌、假单胞菌类、杆菌类,多粘芽孢杆菌、乳酸小球菌等微生物菌群对石英砂表面氧化铁,具有较好的去除效果。其中以黑曲霉素菌浸除铁效果最佳。实验亦指出,细菌与霉菌联合培养液浸除铁效果较好,需菌种分解铁速率要快于厌氧菌种，不同菌种对不同种类的铁矿物分解灵敏度存在差异，铁在石英砂中的赋存状态很大程度上决定了微生物除铁的最终效果。
02透光率的极致追求
降低铁含量只是提升透光率的基础，光伏玻璃还需特殊表面处理才能达到光学性能的极致。
压延工艺的智慧：
光伏玻璃主要分为光面（浮法）和绒面（压延）两种。压延玻璃通过带花纹的辊筒在玻璃表面形成永久性凹凸结构，使光线在表面发生多次折射，显著减少反射损失。2.0mm压延玻璃平均透光率达91.93%，比同厚度浮法玻璃高出3.66个百分点。这相当于提高组件发电功率约2.9%（透光率每提高1%，发电功率提升约0.8%）。
纳米镀膜的加持：
领先企业进一步采用溶胶-凝胶法和精密涂布技术（如磁控溅射、双面浸泡法），在玻璃表面涂覆含纳米材料的减反射膜。这层厚度仅100nm左右的薄膜，利用光的干涉原理：
使透光率再提升2%以上
反射率从8%降至2%-3%
赋予玻璃自清洁功能（雨水形成“荷叶效应”带走灰尘）
经镀膜处理的3.2mm光伏玻璃整体透光率可达93.5%以上，组件发电效率因此提升1.5%-3%。更关键的是，自清洁特性显著减少灰尘积累导致的光衰（干旱地区灰尘污染可使发电量下降20%以上），保障电站长期稳定运行。
总结来看，光伏玻璃对透光率的严苛要求，使其必须使用铁含量极低（≤150ppm）的石英砂原料。 铁杂质会显著吸收关键波段的太阳光，导致透光率下降，直接影响组件发电效率和度电成本。为了达到并超越91.5%的透光率基准，行业不仅需要源头控制石英砂铁含量至80ppm以下，还需在整个生产流程中严防二次铁污染，并应用压延微结构和纳米镀膜等表面工程技术来进一步提升光学性能。随着光伏组件向大尺寸、薄型化发展，低铁玻璃的稳定供应和性能优化将继续是提升光伏发电效率和降低系统成本的关键环节。对铁含量的精确控制，已成为光伏玻璃制造的核心技术壁垒之一。
来源：弘燊石英大会
