Tillverkningsprocess för solpaneler: Laminering
Innehållsförteckning
Tillverkningsprocess för solpaneler: Laminering
Idag tittar vi på en av nyckelprocesserna vid tillverkning av solmoduler: laminering.
I en produktionslinje för fotovoltaiska moduler är laminering inte bara ett uppvärmningssteg. Det är en av de viktigaste processerna som avgör den färdiga solpanelens slutliga prestanda, tillförlitlighet, utseende och livslängd. Genom kontrollerad temperatur, vakuum och tryck binds solcellerna, glaset, EVA- eller POE-inkapslingsmedlet, bakplåten och andra material samman till en solid integrerad modul.
En bra lamineringsprocess hjälper till att förbättra långsiktig effekt och skyddar modulen mot fukt, mekanisk stress, termisk cykling och utomhusväderförhållanden. Om lamineringen inte är väl kontrollerad kan problem som bubblor, dålig vidhäftning, cellsprickor, kantdefekter eller låg tvärbindning av inkapslingsmedel uppstå.
Arbetsprincip för en solmodullaminator
En typisk solpanelslaminator består huvudsakligen av följande delar:
| Huvuddel | Funktion |
|---|---|
| Bottenplatta / Värmplatta | En plan värmeyta. Den värms vanligtvis med högtemperaturolya eller elektriska värmestavar för att nå önskad processtemperatur. |
| Övre lock | Utrustad med ett silikonmembran, tätningsring och relaterade komponenter. Det rör sig nedåt för att stänga kammaren och applicerar tryck genom membranet. |
| Övre kammare | Utrymmet mellan det övre locket och silikonmembranet. |
| Nedre kammare | Utrymmet mellan värmplattan och det övre locket efter stängning. |
| Vakuumpump | Används för att evakuera den övre eller nedre kammaren och avlägsna luft från modulstacken. |
| Luftpump / Inflationssystem | Används för att blåsa upp den övre eller nedre kammaren och applicera tryck under laminering. |
Efter att ha förstått dessa huvuddelar kan vi titta på hur laminatorn fungerar steg för steg.
Steg 1: Stängning av locket
Efter att modulen har kommit in i laminatorn rör sig det övre locket nedåt med hjälp av hydraulcylindrar. När det når rätt position kommer tätningsringen på det övre locket i tät kontakt med bottenplattan, vilket skapar ett förseglat utrymme. Detta förseglade utrymme är den nedre kammaren.
Ritningen kan se enkel ut, men den hjälper till att förklara grundstrukturen tydligt.
Steg 2: Vakuum i den nedre kammaren
Vakuumpumpen startar för att evakuera kammaren. I många produktionsmiljöer varar vakuumprocessen cirka 6 minuter, även om den exakta tiden beror på modultyp, inkapslingsmaterial, laminatordesign och processrecept.
Under vakuum är bottenplattan redan uppvärmd. När modulen kommer in i laminatorn värms den kontinuerligt tills den närmar sig den inställda temperaturen på värmplattan. I denna uppvärmningsfas börjar inkapslingsfilmen smälta och övergå från fast till flytande tillstånd.
Vakuummiljön gör att luft och flyktiga gaser inuti den smälta inkapslingen och modulstacken kan avlägsnas. Detta är mycket viktigt. Om den instängda gasen inte avlägsnas innan inkapslingen börjar härda, kan bubblor finnas kvar inuti modulen efter laminering.
Steg 3: Övre kammarens inflation och lamineringstryck
Efter vakuum blåses den övre kammaren upp. Silikonmembranet är ett flexibelt material, så det expanderar och deformeras under lufttryck. Det trycker sedan tätt mot modulens yta och applicerar ett jämnt tryck.
Detta tryck hjälper till att tvinga ut kvarvarande bubblor ur modulen. Samtidigt gör kombinationen av värme och tryck att den flytande inkapslingen börjar härda och tvärbinda. Inkapslingen övergår gradvis från ett vätskeliknande tillstånd till ett stabilt fast bindningsskikt.
Detta schema visar att efter inflation passar silikonmembranet tätt mot modulen. Det hjälper också till att förhindra att den smälta inkapslingen pressas ut för mycket under tryck.
Steg 4: Tryckhållning och härdning
När den övre kammaren når det erforderliga trycket, håller laminatorn detta tryck under en viss tid. Under denna hålltid fortsätter inkapslingsmedlet att tvärbinda tills den erforderliga tvärbindningsgraden uppnås.
Efter att processen är slutförd blåses den nedre kammaren upp för att släppa vakuumtillståndet. Samtidigt evakueras den övre kammaren för att släppa trycket. Sedan separeras det övre locket från bottenplattan och modulen flyttas till kylkammaren före avlastning.
Detta schema från en webbplats ger en allmän uppfattning om processflödet.
Viktiga processanteckningar
Non-stick-tyg krävs
Modulen kommer inte i direkt kontakt med silikonmembranet eller värmeplattan. Ett lager non-stick-tyg placeras mellan dem. Dess huvudsakliga funktion är att förhindra att smält EVA eller annat inkapslingsmedel fastnar på värmeplattan eller silikonmembranet.
Moderna laminatorer använder vanligtvis tre arbetskammare
De flesta moderna PV-modullaminatorer är utformade med tre arbetskammare, och varje kammare har ett annat processändamål.
| Steg | Huvudsyfte | Typisk processegenskap |
|---|---|---|
| Första steget | Smält inkapslingsmedel och avlägsna luftbubblor | Lägre temperatur, vakuum och mindre tryck. Vanligtvis runt 120°C beroende på material och recept. |
| Andra steget | Tvärbindning av inkapslingsmedel och slutlig bindning | Högre temperatur och högre tryck. Vanligtvis runt 140°C beroende på material och recept. |
| Tredje steget | Kylning och formstabilisering | Vakuum, mycket litet tryck och låg plattemperatur runt 20°C för att kyla modulen. |
Anledningen till att använda tre steg är främst för att förbättra produktionseffektiviteten och processstabiliteten.
I det första steget är huvudmålet att smälta inkapslingsmedlet och avlägsna luftbubblor. Temperaturen bör inte vara för hög och trycket bör inte vara för stort. Om inkapslingsmedlet börjar tvärbinda för tidigt kan interna bubblor inte avlägsnas ordentligt, och bubblor kommer att finnas kvar inuti den färdiga modulen.
I det andra steget är huvudmålet tvärbindning. Temperaturen är högre och trycket är större, vilket hjälper till att påskynda inkapslingsmedlets härdningsreaktion och förbättra vidhäftningsprestanda.
I det tredje steget är kylning huvuduppgiften. Endast ett litet tryck behövs för att minska deformation eller böjning under kylning.
Vanliga avvikelser i lamineringsprocessen
| Defekt | Möjliga orsaker |
|---|---|
| Bubblor på solcellens yta | För hög temperatur i första steget, tvärbindning av inkapslingsmedel innan bubblor hinner fly, onormalt vakuumförhållande, otillräcklig vakuumhastighet eller för kort vakuumtid. |
| Snöflingeliknande bubblor vid kanter eller fyra hörn | Lamineringsramens höjd kan vara olämplig, eller ramens storlek kan matcha modulen dåligt. |
| Avdragshållfasthet eller tvärbindningsgrad ej godkänd | För låg temperatur, för litet tryck, för kort hålltid eller kvalitetsproblem med inkapslingsmedel. |
| Cellsprickor efter laminering | För högt lamineringstryck, främmande föremål på högtemperaturduk eller ojämn dukyta. |
| Bubblor runt bandområdet | Kvalitetsproblem med flussmedel, flussmedel ej helt torkat eller lödningsrelaterade restproblem. |
För stabil modulkvalitet bör lamineringsrecept inte kopieras blint från en produkt till en annan. Olika glastjocklek, cellteknik, inkapslingstyp, modulstorlek, bakplåtsstruktur och produktionshastighet kan alla kräva receptjustering.
Ooitechs syn
Som utrustningsleverantör ser vi det så här: laminering är ofta där små processavvikelser blir synliga kvalitetsproblem, så fabriker bör behandla laminatorreceptet som en kontrollerad produktionsparameter, inte bara en maskininställning. För högeffektiva moduler som MBB, TOPCon, IBC eller shinglade produkter är jämnt tryck, stabil vakuumprestanda och korrekta värmezoner särskilt viktiga eftersom cellstrukturen och sammankopplingsdesignen kan vara mer känslig för stress. Ooitech anser att en bra modullinje inte bara handlar om att köpa utrustning, utan också om att matcha processträning, materialbeteende och dagligt underhåll till ett stabilt produktionssystem.
