在全球能源结构转型的背景下，减少能源消耗和环境污染是玻璃行业的主要发展方向[1]。作为清洁能源领域的主要组成部分，光伏产业近年来实现了前所未有的增长。作为光伏组件的关键组成部分，对光伏玻璃的市场需求持续上升。值得注意的是，近年来几乎没有哪个行业像光伏行业那样经历了如此迅速且不可预测的变革[2,3]。目前，光伏玻璃行业正朝着超薄、高强度和高效率的方向发展。主流光伏玻璃产品的厚度已从最初的4.0毫米迅速降至3.2毫米和2.0毫米。双玻璃光伏组件通常采用2.0毫米前板+2.0毫米后板的配置。此外，1.6毫米甚至更薄的光伏玻璃的生产和应用也在积极推进中。例如，超薄光伏玻璃（厚度≤2毫米）由于其轻质特性，可以减轻组件重量25%[4,5]，同时通过减少光反射损失将光透过率提高到94%以上[6]；这使其特别适合需要高功率密度的双玻璃组件[7]。光伏玻璃行业的发展对成型工艺、退火质量和整体制造效率提出了更高的要求。
近年来，滚动工艺已成为生产光伏玻璃的主要方法[8]。然而，随着玻璃基材厚度的减小，压延工艺面临越来越严重的技术难题。玻璃-玻璃组件中的热机械应力是导致早期失效的关键因素之一。光伏组件在日常温度循环中会经历热机械应力，这可能会损害其电气性能并缩短其长期使用寿命[9]。冷却速率也会对残余应力产生显著影响。如果冷却过快或不均匀，残余应力可能会突然变化，可能导致裂纹或失效[10]。实验数据显示，当厚度降至2毫米时，滚轮区域的温度梯度超过150°C/米时，局部残余应力会增加37%[11]。在光伏玻璃压延过程中，温度梯度和机械应力会产生微缺陷，如裂纹和气泡。这些缺陷会降低发电效率和长期可靠性，成为该行业的主要技术瓶颈[[12], [13], [14]]。
传统的基于经验试错方法的工艺优化模型在处理复杂工作条件时存在明显局限性。统计数据显示，手动调整参数的成功率低于42%[15]。玻璃成型必须在软化点以上的高温下进行，这使得实验非常困难。因此，数值模拟已成为研究玻璃成型的越来越常见和可靠的方法[16,17]。用于玻璃成型应用的主要商业有限元软件包括ANSYS[18]、LS-DYNA[19]、COMSOL[20]和Marc[21]。玻璃成型过程中温度和应力场的演变对成型组件的质量至关重要[22]。通过有限元数值模拟建立热力学耦合模型，可以有效地预测玻璃成型的瞬态温度分布和残余应力。此外，模拟误差可以控制在10%以内[[23], [24], [25], [26], [27], [28]]。D. Lichenizes等人[29]模拟了在冷却喷射下 tempered 玻璃的二维残余表面应力分布，并指出提高玻璃的冷却速率可以改善玻璃应力的各向同性。
在冷却光伏玻璃的过程中，发现不同厚度玻璃板的冷却速率和初始温度成正比。对光伏玻璃的数值模拟分析表明，玻璃板越薄，在相同初始温度下冷却后所承受的应力越大[30,31]。然而，大多数现有研究仅针对单一玻璃厚度进行模拟，缺乏对不同玻璃厚度（1-3毫米）在压延过程中的热机械耦合效应的系统性比较。特别是，超薄玻璃在高应变率下的动态响应机制尚未明确。
厚玻璃（通常≥3毫米）在压延成型过程中容易产生不均匀的残余应力，这是由于存在显著的热梯度。一些研究通过数值模拟发现[32]，增加玻璃厚度会降低表面压缩应力（CS）的均匀性，同时增加峰值中心拉伸应力（CT）。薄玻璃（<3毫米）在快速冷却方面具有显著优势，但界面剪切应力集中是一个问题。
先前的研究使用有限元模型研究了玻璃退火和 annealing 过程中的热机械行为[[32], [33], [34]]，以及玻璃成型过程中的变形和流动现象[23,28]。然而，这些模型通常将热传递过程和玻璃变形过程分开处理，或者采用了不同程度的简化。然而，光伏（PV）玻璃的压延过程涉及成型过程中的瞬时淬火和固化。根据参考文献[35]，成型参数（如滚轮速度）显著影响热传递和变形。本研究开发的光伏玻璃压延模型采用了瞬态热机械耦合模型，该模型考虑了热传递、变形和滚轮旋转速度在成型过程中的影响。这种综合方法能够更真实地模拟实际的压延过程。
本研究使用ANSYS开发了一个热机械耦合模型，用于模拟光伏（PV）玻璃的压延过程。该模型分析了压延过程中的温度场和应力演变，并模拟了不同滚轮速度和速度差对温度场和应力场的影响，以获得1-6毫米厚度玻璃所需的最佳压延参数。本研究的新颖性和具体贡献体现在两个方面：（1）建立了考虑压延滚轮与玻璃之间热传递的瞬态热机械耦合模型，并结合了玻璃离开滚轮时产生的等效应力和剪切应力，以评估光伏（PV）玻璃在压延过程中的成型质量。（2）同时使用瞬态热机械模型优化了滚轮速度和速度差，并为光伏玻璃压延建立了量化的可行工艺窗口。研究结果为实现高质量和高效的光伏玻璃生产提供了指导，特别是对于超薄光伏玻璃。
