CN101378095B - 一种太阳能电池组背膜生产方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能电池组背膜生产方法及设备。本发明方法包括放卷、预处理、涂层、烘干、整理、衬膜收卷和干燥步骤；其中烘干步骤在烘道上完成，在收卷的同时衬垫不粘膜以防粘连。本发明设备包括放卷装置、预处理装置、涂层装置、烘道、整理装置、收卷装置和干燥装置，其中烘道设置为初始段和后续段且后续段为往返式，以缩短箱体的长度，提高热效率。利用本发明技术实现了太阳能电池组背膜的自动化生产，生产效率大大提高，而且涂层厚度均匀，附着力高，性能优良。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池技术，特别是涉及一种太阳能电池组背膜的生产工艺及专用生产设备。
背景技术
太阳能是自然界取之不尽用之不竭的清洁能源，近年来，光电转换太阳能利用取得了长足的发展，技术不断进步，市场迅速拓展。由于硅太阳能电池的光电转换效率较其它种类的太阳电池高，因而发展迅速，特别是由太阳能电池组背膜组合多晶硅太阳能电池而成的太阳能电池板已逐渐成为市场主流。
太阳能电池组背膜是太阳能电池的结构性封装材料，用于太阳能电池的衬底，具有良好的电绝缘性能、抗紫外线和抗腐蚀性能，可起到很好的保护作用。太阳能电池组背膜是以PET膜为基膜，表面为含氟涂层。现有TPT和TPE两种产品，TPT即在PET膜的两表面均涂含氟涂料，形成含氟涂层，而TPE即在PET膜的一面涂含氟涂料，形成含氟涂层，另一面则由EVA层替代含氟涂层。目前，太阳能电池组背膜含氟涂层的形成过程，基本上采用手工或半自动方式，劳动强度大，生产效率低，而且所涂的涂层厚度不匀，附着力低，性能不稳定。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提出了一种太阳能电池组背膜生产方法以及为实施该方法而设计的专用设备。本发明实现了太阳能电池组背膜的自动化生产，生产效率大大提高，而且涂层厚度均匀，附着力高，性能优良。
本发明所采取的技术方案是：
一种太阳能电池组背膜生产方法，包括放卷、预处理、涂层、整理和干燥步骤，而且在涂层步骤与整理步骤间还包括烘干步骤，在整理步骤与干燥步骤间还包括衬膜收卷步骤；其中：
(1)放卷：牵引基膜使其从卷中放出；
(2)预处理：对基膜进行静电处理，使其静电感应系数为0～0.8；然后进行清洗，使基膜表面清洁无杂质；
(3)涂层：采用氟碳涂料并经搅拌均匀，对经预处理的基膜进行涂层，控制涂层速度为3m/min～10m/min，温度为10℃～20℃，控制涂层厚度均匀，使干燥后涂层厚度为0.03mm～0.035mm；
(4)烘干：对经涂层的膜进行烘干处理，控制温度为80℃～100℃，湿度为5％～10％，烘干时间为10min～25min；
(5)整理：经烘干的膜通过自然冷却通道，然后进行静电处理和冷却处理，所述冷却处理为直接风冷；
(6)衬膜收卷：经整理后收卷，同时衬垫不粘膜，以防粘连；
(7)干燥：成卷后进行干燥处理，控制温度为58℃～62℃，干燥时间为22h～26h。
作为上述方案的一种优化，所述涂层步骤中，控制涂层速度为4m/min～8m/min，温度为温度为11℃～16℃；在烘干步骤中，控制温度为85℃～95℃，烘干时间为15min～20min；在干燥步骤中，控制温度为60℃，干燥时间为24h。
作为上述方案的进一步优化，所述涂层步骤中，控制涂层速度为5m/min，温度为12℃；在烘干步骤中，控制温度为90℃。
一种为实施上述方法的设备，其特征在于，包括放卷装置、预处理装置、涂层装置、烘道、整理装置、收卷装置和干燥装置；其中：
所述放卷装置包括翻架式连续放卷机构和放卷牵引装置；所述放卷机构所设置的放卷轴为平键式气胀轴；所述放卷牵引装置包括橡胶辊钢辊各一件，用于主动牵引，采用磁粉制动器控制张力；
所述预处理装置包括静电消除器和清洗装置；
所述涂层装置为三辊逆向涂层装置；由逗号刮刀计量控制涂层厚度，各电机独立变频调速控制涂层速度，气动快速复位；
所述烘道长度为30m～250m，所述烘道设置于带保温层的箱体内，其中初始段采用远红外石英玻璃管灯加热，后续段采用热风加热；加热热风由风机送入，通过变频调速控制风压和/或以风门控制风量；
所述整理装置包括静电消除器和冷却处理装置，所述冷却处理装置为风机；
所述收卷装置包括收卷牵引装置、翻架式收卷机构和衬膜放卷机构；所述收卷牵引装置包括橡胶辊钢辊各一件，用于主动牵引，并由张力传感器或旋转编码器检测张力，变频调节控制；所述收卷机构所设置的收卷轴为平键式气胀轴；
所述干燥装置为烘房。
作为上述设备的改进，所述烘道的长度为60m～160m。
作为上述设备的改进，所述烘道的后续段设置为往返式，以缩短箱体的长度，提高热效率。
在本发明中，自放卷装置始，依次经预处理装置、涂层装置，烘道、整理装置，直至收卷装置，形成了一条流水线；而干燥装置则是独立的烘房。在所述烘道后续段，输送热风的风机一般采用多翼风机；烘道所处箱体的保温层一般采用一定厚度保温棉，以达到良好的保温效果；烘道或自然冷却通道，膜输送过程的导辊，部分为主传动，部分为被动。
由于烘道长度较长，本发明特别设计了往返式烘道，以缩短箱体长度，从而降低对厂房长度的要求，同时提高热效率，节约能源消耗。
为避免半成品膜发生粘连，本发明特别设计了衬垫不粘膜工艺，在半成品膜进入烘箱进行干燥以前的收卷过程中，衬垫不粘膜，即所谓衬膜收卷步骤，衬垫不粘膜与收卷同时进行，一次完成。操作方便，效果理想。
实施本发明，对于单面涂层的TPE产品，经所述各工艺步骤，通过干燥装置干燥后即得成品膜；对于双面涂层的TPT产品，经所述各工艺步骤，通过干燥装置干燥后即得到半成品，该半成品为单面涂层，需将衬膜分离并重新收卷，然后再次按上述工艺步骤处理，直至再次完成干燥步骤即得到成品膜。将成品膜中的衬膜分离并进行分切、包装，即得到最终产品。
利用本发明技术，可以生产优质的太阳能电池组背膜产品，使用年限在20年以上，其主要性能指标如下：
| 项目名称 | 指标值 |
| 厚度，mm | 0.18，0.23，0.35 |
| 拉伸强度，N/10mm，≥ | 110 |
| 拉伸率，％ | 120～130 |
| 撕裂强度，N/mm | 135～145 |
| 层间剥离强度，N/5cm，≥ | 25 |
| 剥离强度，N/cm，≥ | 20 |
| 失重，24h/150℃，％，≤ | 3 |
| 尺尺稳定性，0.5h/150℃，％，≤ | 3 |
| 水蒸气透过率，g/m<sup>2</sup>d，≤ | 2.0 |
| 击穿电压，KV，≥ | 17 |
| 紫外氙气灯照射，60℃/1KW/100h | 不变色，性能稳定 |
附图说明
图1为本发明一种实施方式生产工艺流程示意图。
图2为本发明一种实施方式生产设备示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明设备举例，如图2所示，包括放卷装置1、预处理装置2、涂层装置3、烘道4、整理装置5、收卷装置6和干燥装置。放卷装置1包括翻架式连续放卷机构和放卷牵引装置；放卷机构所设置的放卷轴为平键式气胀轴；放卷牵引装置包括橡胶辊钢辊各一件，用于主动牵引，采用磁粉制动器控制张力。预处理装置2包括静电消除器和清洗装置。涂层装置为三辊逆向涂层装置；由逗号刮刀计量控制涂层厚度，三电机独立变频调速控制涂层速度，逗号刮刀由气动快速复位。烘道长度为78m，烘道设置于带保温层的箱体内，其中初始段10m，采用远红外石英玻璃管灯加热，后续段68m为往返式，采用热风加热；加热热风由风机送入，风机采用多翼风机；通过变频调速控制风压和/或以风门控制风量；烘道所处箱体的保温层采用保温棉，厚度50mm。在烘道与整理装置间有一段自然冷却通道。在烘道和自然冷却通道上，膜输送过程的导辊，部分为主传动，部分为被动。整理装置包括静电消除器和冷却处理装置，冷却处理装置为风机。收卷装置包括收卷牵引装置、翻架式收卷机构和衬膜放卷机构；收卷牵引装置包括橡胶辊钢辊各一件，用于主动牵引，并由张力传感器或旋转编码器检测张力，变频调节控制；收卷机构所设置的收卷轴为平键式气胀轴。上述放卷装置1、预处理装置2、涂层装置3、烘道4、整理装置5、收卷装置6构成流水生产系统。干燥装置为独立的烘房。
实施例2
本发明方法举例之一，利用实施例1之设备实施本发明之方法，生产单面涂层太阳能电池组背膜。如图1所示，包括放卷、预处理、涂层、烘干、整理、衬膜收卷和干燥步骤。首先，选取拉伸强度(N/10mm)≥110，撕裂强度(N/mm)为135～145，半亚光PET膜为基膜，将成卷的基膜置于放卷装置上，通过牵引使基膜从卷中放出；然后对基膜进行静电处理，使其静电感应系数为≤0.8，再进行清洗，使基膜表面清洁无杂质；然后将进口的氟碳涂料搅拌均匀，通过三辊逆向涂层装置对经预处理的基膜进行涂层，控制涂层速度为5m/min，温度为12℃，并由逗号刮刀计量控制涂层厚度均匀；随后对经涂层的膜送入烘道，进行烘干处理，通过控制远红外石英玻璃管灯和加热热风风压，来控制烘道箱体内温度为90℃，湿度为5％～10％；烘干时间约为15.6min。经烘干的膜通过自然冷却通道，然后进行静电处理和冷却处理，冷却处理采用风机直接风冷。经整理后进行衬膜收卷，即在收卷的同时衬垫不粘膜，以防粘连。上述过程为连续生产过程。最后是将成卷的半成品膜置于烘房中进行干燥处理，控制温度为60℃，干燥时间为24h，即得到成品。成品膜需将衬膜分离，然后分切包装成为最终产品。经测定成品膜涂层厚度为0.03mm～0.035mm。
实施例3
本发明方法举例之二，利用实施例1之设备实施本发明之方法，生产双面涂层太阳能电池组背膜。实施例2所述，经过放卷、预处理、涂层、烘干、整理、衬膜收卷和干燥步骤，完成了单面涂层。然后将衬膜分离并重新收卷，再次按上述工艺步骤对另一面进行处理，即再次经过放卷、预处理、涂层、烘干、整理、衬膜收卷和干燥步骤，直至再次完成干燥步骤即得到成品膜。将成品膜中的衬膜分离并进行分切、包装，即得到最终产品。
Claims (7)
1.一种太阳能电池组背膜生产方法，包括放卷、预处理、涂层、整理和干燥步骤，其特征在于，在涂层步骤与整理步骤间还包括烘干步骤，在整理步骤与干燥步骤间还包括衬膜收卷步骤；其中：
(1)放卷：牵引基膜使其从卷中放出；
(2)预处理：对基膜进行静电处理，使其静电感应系数为0～0.8；然后进行清洗，使基膜表面清洁无杂质；
(3)涂层：采用氟碳涂料并经搅拌均匀，对经预处理的基膜进行涂层，控制涂层速度为3m/min～10m/min，温度为10℃～20℃，控制涂层厚度均匀，使干燥后涂层厚度为0.03mm～0.035mm；
(4)烘干：对经涂层的膜进行烘干处理，控制温度为80℃～100℃，湿度为5％～10％，烘干时间为10min～25min；
(5)整理：经烘干的膜通过自然冷却通道，然后进行静电处理和冷却处理，所述冷却处理为直接风冷；
(6)衬膜收卷：经整理后收卷，同时衬垫不粘膜，以防粘连；
(7)干燥：收卷后进行干燥处理，控制温度为58℃～62℃，干燥时间为22h～26h。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池组背膜生产方法，其特征在于，所述涂层步骤中，控制涂层速度为4m/min～8m/min，温度为11℃～16℃；在烘干步骤中，控制温度为85℃～95℃，烘干时间为15min～20min；在干燥步骤中，控制温度为60℃，干燥时间为24h。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池组背膜生产方法，其特征在于，所述涂层步骤中，控制涂层速度为5m/min，温度为12℃；在烘干步骤中，控制温度为90℃。
4.一种为实施权利要求1、2或3所述方法的设备，其特征在于，包括放卷装置、预处理装置、涂层装置、烘道、整理装置、收卷装置和干燥装置；其中：
所述放卷装置包括翻架式连续放卷机构和放卷牵引装置；所述放卷机构所设置的放卷轴为平键式气胀轴；所述放卷牵引装置包括橡胶辊和钢辊各一件，用于主动牵引，采用磁粉制动器控制张力；
所述预处理装置包括静电消除器和清洗装置；
所述涂层装置为三辊逆向涂层装置；由逗号刮刀计量控制涂层厚度，三电机独立变频调速控制涂层速度，气动快速复位；
所述烘道长度为30m～250m，所述烘道设置于带保温层的箱体内，其中初始段采用远红外石英玻璃管灯加热，后续段采用热风加热；加热热风由风机送入，通过变频调速控制风压并以风门控制风量；
所述整理装置包括静电消除器和冷却处理装置，所述冷却处理装置为风机；
所述收卷装置包括收卷牵引装置、翻架式收卷机构和衬膜放卷机构；所述收卷牵引装置包括橡胶辊和钢辊各一件，用于主动牵引，并由张力传感器或旋转编码器检测张力，变频调节控制；所述收卷机构所设置的收卷轴为平键式气胀轴；
所述干燥装置为烘房。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述烘道的长度为60m～160m。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述烘道的后续段设置为往返式，以缩短箱体的长度，提高热效率。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述烘道的后续段设置为往返式，以缩短箱体的长度，提高热效率。
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