CN110676335B - 光伏组件热压固化方法及热压固化所用的压制设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是针对现有技术光伏组件的封装方法和封装设备封装光伏组件时当粘胶剂的粘度大时电池组件边角处易产生空腔，使得电池组件性能受到影响的不足，提供一种光伏组件热压固化所用的压制设备及光伏组件热压固化方法，采用如下光伏组件热压固化方法，完成真空加热加压步骤的层状件被移送至下腔二内，固化腔腔体闭合后，向上腔二内充入压缩气体，使柔性施压件压靠在光伏组件上表面对光伏组件加热施压进行固化，采用本发明方法和设备对光伏组件加热加压固化，在非真空状态下对上腔充入压缩气体，压缩气体自柔性施压件上方对柔性施压件施加正压，当光伏组件受压时粘胶剂发生缓慢移动，可以减少边部空腔，减少空穴产生。

Description

光伏组件热压固化方法及热压固化所用的压制设备

技术领域

本发明涉及光伏组件热压固化方法及热压固化所用的压制设备。

背景技术

在压制层状组件特别是封装光伏组件时，需将其最小的单元-----光伏组件进行封装，目前比较常规的封装方法是首先对光伏组件在粘胶层融化温度以上进行真空热压，而后在粘胶层固化温度进行真空热压固化，相应地，其设备包括两个前后设置的真空层压机，每个真空层压机包括上箱和下箱，上箱和下箱闭合形成密封的腔室，在密封的腔室内设置有柔性施压件，柔性施压件将真空层压机的密封腔室分成上真空室和下真空室，上真空室用于和大气连通，下真空室用于放置光伏组件，并与真空装置连通由真空装置抽真空。采用现有技术结构的光伏组件封装设备及封装方法，为去除光伏组件内的气泡，在层压制程和固化制程的过程中均采用抽真空的方法对光伏组件进行抽真空，但在抽真空的过程中，由于光伏组件经过热压后其温度达到了粘胶层的融化温度，因此在真空低温热压时，其边、角处的粘胶易产生流动将光伏组件中的气泡挤出的同时，光伏组件的各层间的粘胶局部减少，而由于一些光伏组件所用的粘胶剂粘度高流动性差，因此粘胶减少的部分不易被补足，形成局部空腔部分，在组件边角及边缘处产生空泡，形成发泡状结构，造成质量缺陷，影响光伏组件的性能。

发明内容

本发明的目的是针对采用现有技术光伏组件的封装方法和封装设备封装光伏组件时当粘胶剂的粘度大时电池组件边角处易产生空腔使得电池组件性能受到影响的不足，提供一种光伏组件热压固化方法及热压固化所用的压制设备。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

光伏组件热压固化方法，作为固化腔的密封腔二被柔性施压件分成相互独立的上腔二和下腔二，完成真空加热加压步骤的层状件被移送至下腔二内，固化腔腔体闭合后，向上腔二内充入压缩气体，使柔性施压件压靠在光伏组件上表面对光伏组件加热施压进行固化；

腔体闭合后，将层状组件加热到其粘胶材料的固化温度后向上腔二内充入压缩气体对层状组件加热施压；

向上腔二内充入气体的压力为0.01-0.1Mpa，充气时间为4-40分钟，充气后施压5-15分钟；

所述层状组件为光伏组件；

所述光伏组件为屋顶瓦组件，其粘胶剂为PTU或者POE，固化温度为155-175℃，压力为0.03-0.1Mpa；

加热施压固化前对层状组件四周边沿气密封闭。

一种光伏组件热压固化所用的压制设备，包括上箱二和下箱二，加热工作台二设置在下箱二内，在驱动装置的驱动下上箱二和下箱二可开启和闭合，当上箱二和下箱二闭合时组成密封腔二，上箱二和下箱二通过锁紧装置锁紧，在上箱二上固定设置有柔性施压件二，柔性施压件二将密封腔二分成独立的上腔二和下腔二，上腔二与充气装置连通，加热工作台二设置在下腔二内，所述的层状组件光伏组件，所述的柔性施压件二为硅胶板；

所述的锁紧装置包括座体二(661)和插销(662)，在上箱二上设置插孔一(663)，在座体二的与上箱上插孔一位置相对应处设置插孔二(664)，插孔一和插孔二均水平设置，插孔一和插孔二通过插销连接；

在上箱二上设置有充气通道，充气装置(650)通过充气通道与上腔二内腔连通，充气通道与充气装置(650)间通过充气管道二(651)连通，在充气管道二上设置有充气阀(652)。；

所述的组件为光伏组件。

采用本发明方法和设备对光伏组件加热加压固化，在非真空状态下对上腔充入压缩气体，压缩气体自柔性施压件上方对柔性施压件施加正压，柔性施压件变形并压在光伏组件上表面，由于此时接收到的是融化态下的光伏组件，因此当光伏组件受压时粘胶剂发生缓慢移动，可以将存留在光伏组件内的残留气体继续向外挤压，进一步排出气泡，在此过程中由于不再抽真空，因此光伏组件内的粘胶剂仅在挤压力的作用下移动，因此不会被抽出，由于粘胶剂还存在一定的流动性，因此可以对前道工序因抽真空造成的空腔进行粘胶剂填充，因此可以减少边部空腔，减少空穴产生；由于充入气体后，柔性施压件上方形成气体腔室，使柔性施压件形成气囊，因此，柔性施压件本身受到的压力均匀，当其作用在光伏组件边角处时不易形成高压区，因此光伏组件的边角处不易发生弯曲变形。本发明的方法，对光伏组件施加的压力是逐渐增加的，粘胶液的流动性是慢慢减少的，粘胶材料的胶体呈向四周边沿缓慢扩散的趋势，因此有助于将在真空层压过程中边沿没有排出的气泡排出去，而同时粘胶材料的粘性大，不易外流，不会在边沿处产生无胶区域，因此不易在边沿产生空泡。

附图说明

图1是本发明光伏组件热压固化所用的压制设备热压机实施例整体结构示意图；

图2是本发明光伏组件热压固化所用的压制设备热压机实施例剖视图结构示意图；

图3是本发明光伏组件热压固化所用的压制设备热压机锁紧装置实施例连接结构示意图；

图4为采用本发明层压方法封装后的屋顶瓦组件边部状态照片，其边部没有发现粘胶材料缺失引起的空泡；

图5为采用现有技术层压方法封装后的屋顶瓦组件边部状态照片，其边部粘胶材料缺失引起的空泡比较多，使粘胶材料在光伏组件的边部形成了发泡。

附图标记说明

610-上箱二 611-柔性施压件二 612-压框二 613-夹钳二 614-密封圈二 615-上腔二 616-密封腔二 630-下箱二 631-加热工作台二 632-加热元件 633-高温布传送带二634-下腔二 650-充气装置 651-充气管道二 653-充气阀 660-锁紧装置、661-座体二662-插销 663-插孔一 664-插孔二 665-拉杆 666-搭扣 667-螺纹杆 668-锁扣 669-挂钩680-驱动装置

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述：

如图1-3所示，本发明所用的热压固化压制设备具体为包括上箱二610和下箱二630，上箱二设置有柔性施压件二611，柔性施压件二封闭在上箱二的下开口处，一个较好的实施例中采用硅胶板作为柔性施压件二，压框二612设置在上箱二端面上，柔性施压件二位于压框二上端面和上箱二间，压框二通过夹钳二613与上箱二的箱体固定连接从而将作为柔性施压件二的硅胶板固定设置在上箱二的开口处，在压框二的下端面上设置密封圈二614，上箱二与下箱二闭合时通过密封圈二形成作为固化腔的密封腔二，密封腔二被柔性施压件二分成相互密封隔离的上腔二615和下腔二634，在上箱二上设置有充气通道，充气装置650通过充气通道(图中没有示出)与上腔二内腔连通，充气通道与充气装置650间通过充气管道二651连通，在充气管道二上设置有充气阀652，控制充气量和充气的时机，在下箱二630内设置加热工作台二631，在加热工作台二内设置加热元件632，加热元件可以是热油管或电加热器，也可以是电加热板，当为热油管时，热油管与热油供应装置连接，当为电加热器或电加热板时，电加热器或电加热板与供电装置，在下箱二的机架上，环绕加热工作台二设置有传动链(图中未示出)，传动链由链传动装置传动，高温布传送带二633与传动链连接。如图3所示，锁紧装置660可采用可调式螺纹搭扣与挂钩的组合，通常可调式螺纹搭扣设置在下箱二630上，其螺纹杆667竖向设置，其锁扣668位于上方，挂钩设置在上箱二610上，与锁扣668的位置相适应，沿着上箱二和下箱二的箱体边沿分别设置多对可调式螺纹搭扣666和挂钩665，当上箱二和下箱二闭合时，通过搭扣666和挂钩665将上箱和下箱锁紧。如图2所示，还可采用如下结构的锁紧装置660，包括座体二661和插销662，座体二的下端和下箱二固定连接，在上箱二上设置插孔一663，在座体二的与上箱上插孔一位置相对应处设置插孔二664，插孔一和插孔二均水平设置，插孔一和插孔二通过插销连接，从而上箱二和下箱二通过座体二和插销固定连接，最好插孔一和插孔二均为楔形孔，插销为楔形销，插销的小头端作为***端，采用本结构，可以将上箱和下箱锁得更为紧密，最好在插销的自由端设置拉杆665，拉杆与插销垂直设置。比如，还可设置成挂钩与弹簧相结合式的锁紧装置，包括挂钩部和座体二部，在挂钩部和座体二部间设置有拉簧，座体二部的下端与下箱转动连接，在上箱上设置有钩台与挂钩连接。

可采用如下工艺完成光伏组件的封装，电池组件进入到真空层压机内，加热板温度保持在粘胶层的融化温度，上箱一和下箱一闭合后抽真空，将光伏组件的粘胶层加热到融化态，在此过程中，对下腔一抽真空，真空度达到100±33Pa时、保持5-7分钟，然后在真空负压的作用下上腔一内充入气体对光伏组件进行施压，柔性施压件在气体压力作用下覆盖在电池组件上并逐渐将光伏组件的边部包覆住，预先贴在光伏组件边沿的胶带受到柔性施压件向下的压力而向下弯折，胶带逐渐将光伏组件的边部封闭，充气压力为0.04-0.1Mpa，施压时间为5-12分钟。在此过程中，由于封装光伏组件的粘胶材料被加热到融化温度，粘胶材料呈融化态，其胶联度比较小，气泡在真空环境和压力的作用下易被挤出到组件外，易于抽去光伏组件间的气泡。气泡挤出过程中，由胶带将其边沿逐渐包覆，因此可防止外界空气再次进入到组件层间形成气泡。真空加热层压完毕，打开真空层压机，光伏组件被送到热压机内，热压机的上箱二和下箱二闭合，锁紧装置将上箱二和下箱二锁紧，在热压机内继续对光伏组件加热到封装材料也就是粘胶材料的固化温度或固化温度以上，向上腔二充入压缩空气，压缩空气的压力视具体的粘胶材料和组件材料而定，一般为0.01-0.1Mpa，最佳压力为0.025-0.05mpa，最好控制加压的速度，加压在4-40分钟内完成，比如5-15分钟内完成，对光伏组件施加正压，施压5-15分钟后，打开热压机完成热压固化。

在此过程中，柔性施压件在压缩气体的作用下逐渐覆盖在光伏组件上，由柔性施压件直接对光伏组件施压，施压过程中，上腔充入压缩气体后，柔性施压件的四周由于被压框固定，因此中间部分鼓出形成气囊，由中间部分先对光伏组件的中部施压，而后再逐渐向光伏组件的四周扩散施压，因此，光伏组件内的气泡被从中间向四周挤压，易将位于组件边沿的气泡挤出，而由于随着组件内部温度升高，固化更完全，组件的粘胶层的致密度越来越高，因此，外界气泡不易再充入到粘胶层中，当柔性施压件完全与光伏组件接触后，由于采用正压的方式对光伏组件施压，避免了在真空负压的作用下光伏组件因负压作用而产生的变形，因此压力更均匀，特别是边角处的压力更均匀，工艺压力的大小选择范围更大，组件压合固化后平整度更好，采用正压方式对光伏组件施压，可以解决现有技术普遍采用的真空固化加压中由于粘胶剂在此固化温度下胶联度好，胶体粘度更大，气泡不易排出，且易因抽真空在边沿处粘胶液流出使边沿局部粘胶减少产生无胶区域也就是空穴区域而在边沿处产生空穴、使粘胶液发泡的技术问题。本发明方法中，更好地，是在加热施压前将光伏组件的边部用胶带封闭，这样在固化施压的过程中外部气泡不易进入到光伏组件粘胶液间，有效地防止气泡产生，使光伏组件的性能更优良。本发明的方法和设备适用于光伏组件、复合板材等多层材料的层状组件的热压固化。也同样适用于现有普通粘胶剂粘结的产品。

实施例1：

光伏组件为屋顶100瓦组件，改性PTU或者POE作为粘结剂，上盖板为3.2mm厚玻璃板，下板为2mm厚FRB(也称作纤维背板)。

第一步，真空层压，层压机加热工作台一的温度为130-150℃，上箱一和下箱一闭合对上腔下和下腔一同时抽真空，真空度为80-120Pa，抽真空时间为350-500秒，柔性施压件覆盖在光伏组件表面，对光伏组件进行加压，再向上腔一充入气体加热同时加压，压力为0-0.05MPa，下腔一保持抽真空，加热加压时间为5-7分钟，而后进入热压机内进行固化加热加压。

第二步，热压固化胶联

热压机中加热工作台二的温度为155-175℃，边部被胶带封住的光伏组件进入到加热工作台二上后，闭合上箱二和下箱二，向上腔二内充入压缩空气，压力为0.03-0.1Mpa，充气加压加热时间是6-14分钟，而后进入到冷却机；

第三步，加压冷却

光伏组件进入到下冷却板一上，经缓冲装置缓冲后上冷却板一和下冷却板一闭合，给冷却腔抽真空，上冷却板一和下冷却板一在内外压差作用下对光伏组件进行施压，真空度为0-0.08Mpa，上冷却板和下冷却板的温度为14-15℃，真空冷却加压时间为9-12分钟。将光伏组件冷却到14±1℃，完成固化封装。

实施例2、

光伏组件为屋下玻璃幕墙组件，采用PVB作为粘结剂，上板为2.5mm厚玻璃，下板为8mm厚玻璃。

第一步中，层压机加热工作台温度为150±10℃，真空度为80-120Pa，抽真空时间为3-5分钟，向上腔一充入气体，压力为0-0.05MPa，加热加压时间为5-7分钟。

第二步，加热工作台二的温度为160-170℃，向上腔二内充入压缩空气，压力为0.02-0.1Mpa，充气加压加热时间是8-10分钟，

第三步，真空度为0-0.08Mpa上冷却板和下冷却板的温度为13℃，真空冷却加压时间为7-10分钟。

其余同实施例1

如下对比例为采用现有层压工艺，先真空热压，再真空热压固化、再冷却。真空热压、真空固化和冷却时均采用胶板压工艺，采用柔性施压件施压。

对比例1，光伏组件为屋顶瓦组件，采用改性PTU或者POE作为粘结剂。上盖板为3.2mm玻璃，下板为2mmFRB(纤维背板)。

其中真空热压工艺中，层压机加热工作台温度为140℃真空度为80-120Pa，抽真空时间为4-5分钟，充入气体压力为0.8-一个大气压，抽真加热加压时间为5-7分钟。真空固化工艺中，加热工作台温度为160-170℃，真空度为0.03-0.1Mpa，抽真空时间为4-5分钟，固化时间为6-12分钟，冷却工艺中，冷却工作台温度为20℃，冷却时间为10-18分钟。

对比例2

光伏组件为玻璃幕墙组件，采用PVB作为粘结剂。，抽真空时间为350-500秒。

其中真空热压工艺中，层压机加热工作台温度为130-150℃，真空度为80-120Pa，抽真空时间为4-5分钟，充入气体压力为一个大气压，加热加压时间为11-16分钟。真空固化工艺中，加热工作台温度为160-170℃，真空度为0.03-0.1Mpa，抽真空时间为4-5分钟，固化时间为6-12分钟，冷却工艺中，冷却工作台温度为20-25℃，冷却时间为10-18分钟。

光伏组件质量对照表

Claims (9)

1.光伏组件热压固化方法，其特征在于，作为固化腔的密封腔二被柔性施压件分成相互独立的上腔二和下腔二，完成真空加热加压步骤的层状件被移送至下腔二内，固化腔腔体闭合后，在非真空状态下对上腔二充入压缩气体，使柔性施压件压靠在光伏组件上表面对光伏组件加热施压进行固化，加热固化过程中不抽真空。

2.如权利要求1所述的光伏组件热压固化方法，其特征在于，腔体闭合后，将层状组件加热到其粘胶材料的固化温度后向上腔二内充入压缩气体对层状组件加热施压。

3.如权利要求1所述的光伏组件热压固化方法，其特征在于，向上腔二内充入气体的压力为0.01-0.1Mpa，充气时间为4-40分钟，充气后施压5-15分钟。

4.如权利要求3所述的光伏组件热压固化方法，其特征在于，所述层状组件为光伏组件。

5.如权利要求4所述的光伏组件热压固化方法，其特征在于，所述光伏组件为屋顶瓦组件，其粘胶剂为PTU或者POE，固化温度为155-175°C，压力为0.03-0.1Mpa。

6.如权利要求1或2所述的光伏组件热压固化方法，其特征在于，加热施压固化前对层状组件四周边沿气密封闭。

7.一种光伏组件热压固化所用的压制设备，其特征在于，包括上箱二和下箱二，在驱动装置的驱动下上箱二和下箱二可开启和闭合，当上箱二和下箱二闭合时组成密封腔二，上箱二和下箱二通过锁紧装置锁紧，在上箱二上固定设置有柔性施压件二，柔性施压件二将密封腔二分成独立的上腔二和下腔二，上腔二与充气装置连通，光伏组件受压不抽真空，在非真空状态下对上腔充入压缩气体，采用正压的方式对光伏组件施压，加热工作台二设置在下箱二内，所述的柔性施压件二为硅胶板。

8.如权利要求7所述的光伏组件热压固化所用的压制设备，其特征在于，所述的锁紧装置包括座体二（661）和插销（662），在上箱二上设置插孔一（663），在座体二的与上箱上插孔一位置相对应处设置插孔二（664），插孔一和插孔二均水平设置，插孔一和插孔二通过插销连接。

9.如权利要求7所述的光伏组件热压固化所用的压制设备，其特征在于，在上箱二上设置有充气通道，充气装置（650）通过充气通道与上腔二内腔连通，充气通道与充气装置（650）间通过充气管道二（651）连通，在充气管道二上设置有充气阀(652)。

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