Proces produkcji paneli słonecznych: Laminacja

Dziś przyjrzymy się jednemu z kluczowych procesów w produkcji modułów słonecznych: laminowanie.

W linii produkcyjnej modułów fotowoltaicznych laminowanie to nie tylko etap podgrzewania. Jest to jeden z najważniejszych procesów decydujących o końcowej wydajności, niezawodności, wyglądzie i żywotności gotowego panelu słonecznego. Poprzez kontrolowaną temperaturę, próżnię i ciśnienie, ogniwa słoneczne, szkło, kapsułkujący EVA lub POE, backsheet i inne materiały są łączone w solidny zintegrowany moduł.

Dobry proces laminowania pomaga poprawić długoterminową moc wyjściową i chroni moduł przed wilgocią, naprężeniami mechanicznymi, cyklami termicznymi i warunkami atmosferycznymi na zewnątrz. Jeśli laminowanie nie jest dobrze kontrolowane, mogą pojawić się problemy takie jak pęcherze, słaba przyczepność, pęknięcia ogniw, defekty krawędzi lub niski stopień usieciowania kapsułkującego.

Zasada działania laminatora modułów słonecznych

Typowy laminator paneli słonecznych składa się głównie z następujących części:

Po zrozumieniu tych głównych części możemy przyjrzeć się, jak laminator działa krok po kroku.

Krok 1: Zamknięcie pokrywy

Po wejściu modułu do laminatora górna pokrywa przesuwa się w dół pod wpływem siłowników hydraulicznych. Po osiągnięciu właściwej pozycji pierścień uszczelniający na górnej pokrywie styka się szczelnie z płytą dolną, tworząc szczelną przestrzeń. Ta szczelna przestrzeń to dolna komora.

Rysunek może wyglądać prosto, ale pomaga jasno wyjaśnić podstawową strukturę.

Krok 2: Odpowietrzanie dolnej komory

Pompa próżniowa zaczyna opróżniać komorę. W wielu warunkach produkcyjnych proces odpowietrzania trwa około 6 minut, chociaż dokładny czas zależy od typu modułu, materiału kapsułkującego, konstrukcji laminatora i receptury procesu.

Podczas odpowietrzania płyta dolna jest już nagrzana. Po wejściu modułu do laminatora jest on stale podgrzewany, aż osiągnie zadaną temperaturę płyty grzewczej. W tym etapie grzania folia kapsułkująca zaczyna się topić, zmieniając się ze stanu stałego w stan płynny.

Środowisko próżniowe umożliwia ucieczkę powietrza i lotnych gazów z wnętrza stopionego kapsułkanta i stosu modułów. Jest to bardzo ważne. Jeśli uwięziony gaz nie zostanie usunięty przed rozpoczęciem utwardzania kapsułkanta, po laminowaniu wewnątrz modułu mogą pozostać pęcherzyki.

Krok 3: Nadmuchiwanie górnej komory i ciśnienie laminowania

Po odpowietrzeniu górna komora jest nadmuchiwana. Membrana silikonowa jest elastycznym materiałem, więc rozszerza się i odkształca pod wpływem ciśnienia powietrza. Następnie dociska się szczelnie do powierzchni modułu i wywiera równomierny nacisk.

To ciśnienie pomaga wypchnąć pozostałe pęcherzyki z modułu. Jednocześnie połączenie ciepła i ciśnienia powoduje, że płynący kapsułkant zaczyna utwardzać się i sieciować. Kapsułkant stopniowo zmienia się z cieczopodobnego stanu w stabilną stałą warstwę wiążącą.

Ten schemat pokazuje, że po nadmuchaniu membrana silikonowa ściśle przylega do modułu. Pomaga również zapobiegać nadmiernemu wyciskaniu stopionego kapsułkanta pod ciśnieniem.

Krok 4: Utrzymywanie ciśnienia i utwardzanie

Gdy górna komora osiągnie wymagane ciśnienie, laminator utrzymuje to ciśnienie przez określony czas. W tym okresie utrzymywania ciśnienia, kapsułka kontynuuje sieciowanie, aż do osiągnięcia wymaganego stopnia usieciowania.

Po zakończeniu procesu dolna komora jest napełniana w celu uwolnienia stanu próżni. Jednocześnie górna komora jest opróżniana w celu uwolnienia ciśnienia. Następnie górna pokrywa oddziela się od płyty dolnej, a moduł przemieszcza się do komory chłodzenia przed rozładunkiem.

Ten schemat ze strony internetowej daje ogólne pojęcie o przebiegu procesu.

Ważne uwagi dotyczące procesu

Wymagana jest tkanina antyadhezyjna

Moduł nie ma bezpośredniego kontaktu z membraną silikonową ani płytą grzejną. Pomiędzy nimi umieszcza się warstwę tkaniny antyadhezyjnej. Jej główną funkcją jest zapobieganie przyklejaniu się stopionego EVA lub innego kapsułka do płyty grzejnej lub membrany silikonowej.

Nowoczesne laminatory zwykle używają trzech komór roboczych

Większość nowoczesnych laminatorów modułów PV jest zaprojektowana z trzema komorami roboczymi, a każda komora ma inny cel procesowy.

Powodem stosowania trzech etapów jest głównie poprawa wydajności produkcji i stabilności procesu.

W pierwszym etapie głównym celem jest stopienie kapsułka i usunięcie pęcherzyków powietrza. Temperatura nie powinna być zbyt wysoka, a ciśnienie nie powinno być zbyt duże. Jeśli kapsułka zacznie sieciować zbyt wcześnie, wewnętrzne pęcherzyki mogą nie uciec prawidłowo, a pęcherzyki pozostaną wewnątrz gotowego modułu.

W drugim etapie głównym celem jest sieciowanie. Temperatura jest wyższa, a ciśnienie większe, co pomaga przyspieszyć reakcję utwardzania kapsułki i poprawić właściwości wiązania.

W trzecim etapie głównym zadaniem jest chłodzenie. Potrzebne jest tylko niewielkie ciśnienie, aby zmniejszyć odkształcenia lub wygięcia podczas chłodzenia.

Typowe nieprawidłowości w procesie laminowania

Dla stabilnej jakości modułów receptury laminowania nie powinny być ślepo kopiowane z jednego produktu na drugi. Różna grubość szkła, technologia ogniw, typ kapsułki, rozmiar modułu, struktura backsheetu i prędkość produkcji mogą wymagać dostosowania receptury.

Opinia Ooitech

Jako dostawca sprzętu widzimy to tak: laminowanie jest często miejscem, gdzie małe odchylenia procesowe stają się widocznymi problemami jakościowymi, dlatego fabryki powinny traktować recepturę laminatora jako kontrolowany parametr produkcyjny, a nie tylko ustawienie maszyny. Dla modułów o wysokiej wydajności, takich jak MBB, TOPCon, IBC lub produkty shingled, jednolite ciśnienie, stabilna wydajność próżni i prawidłowe strefy grzewcze są szczególnie ważne, ponieważ struktura ogniwa i konstrukcja połączeń mogą być bardziej wrażliwe na naprężenia. Ooitech uważa, że dobra linia modułów to nie tylko zakup sprzętu, ale także dopasowanie szkolenia procesowego, zachowania materiałów i codziennej konserwacji w jeden stabilny system produkcyjny.