CN101661975B - 太阳能电池组件层压的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能电池组件层压的制造方法，特征是采用以下步骤：用互连条焊接在单体电池的负电极及正电极上，组成太阳能电池阵列；在叠层台上依次放置钢化玻璃、EVA胶膜、串接的太阳能电池阵列、EVA胶膜、TPT背膜制成半制品太阳能电池组件；将半制品太阳能电池组件送入层压机腔室内进行抽真空、加温、加压成一体；经加装铝合金边框及接线装置制成太阳能电池组件。本发明能提高太阳能电池组件生产效率、降低太阳能电池组件制作成本，延长太阳能电池组件使用寿命；由于设置了加温加压真空度的作用，太阳能电池组件在加温加压过程中，在硅胶板与上腔室之间存在一定真空，促使硅胶板对太阳能电池组件不产生过大的压力，可起到有效保护电池片的作用。

Description

太阳能电池组件层压的制造方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池组件层压的制造方法，具体地说是太阳能电池组件制作过程中的层压工艺，属于光伏技术领域。

背景技术

单体太阳能电池有硅单晶或多晶材料制成，由于其薄而脆，不能经受较大力的撞击、太阳能电池的电极不能长期裸露使用及单体太阳能电池的工作电压低等原因，需将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成太阳能电池组件，才能使之成为一个能独立作为电源使用的最小单元。

对太阳能电池组件的要求可归纳为以下几点：有一定的标称工作电压和有一定的标称输出功率；工作寿命长；有足够的机械强度；组合引起的电性能损失少；组合成本小。

现太阳能电池组件部件为：晶体硅太阳能电池阵列、钢化玻璃、EVA胶膜、TPT背膜、铝合金边框、接线盒及电源引线组成。

现有太阳能电池组件的制造方法大都如下：

1、用制备好的互连条将若干太阳能电池焊接为一体。

2、自下而上将玻璃、EVA、经串并联形成的晶体硅太阳能电池阵列、EVA、TPT叠合在一起放入真空层压机内。

3、采用真空层压法将层压机上、下腔室抽真空，加压加热，将玻璃、EVA、太阳能电池串、EVA、TPT热压在一起，成型后取出。

4、加装铝合金边框及接线装置(接线盒及电源线)制成太阳能电池组件。

在太阳能组件生产过程中，层压是一道非常重要的工序。组件的使用寿命、性能及美观都在层压这里定型。而在此过程中也经常会出现一些致命的问题，这些问题往往会使组件完全报废，这无疑会使我们的生产成本增加。

现有层压传统工艺标准固化、EVA密封剂的时间通常为20～30分钟，生产周期较长且容易造成肉眼无法观察到的电池片隐裂现象，使得组件产品存在很大的质量隐患。

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种能提高组件生产效率、降低组件制作成本，延长组件使用寿命，并优化组件质量的太阳能电池组件层压的制造方法。

按照本发明提供的技术方案，太阳能电池组件层压的制造方法，采用以下工艺步骤：

1、用制备好的互连条焊接在单体电池的负电极上；

2、将焊接后的单体电池背面朝上，依次排列在焊接板上，再将互连条依次焊接在单体电池的正电极上，组成一个太阳能电池阵列；

3、在叠层台上先放置好毛面朝上的钢化玻璃，在钢化玻璃表面铺设一张毛面朝上的EVA胶膜，然后将若干串接的太阳能电池阵列按要求依次放置在EVA胶膜上，接着用汇流条焊接成晶体太阳能电池串联阵列，并焊接好引出线，再在太阳能电池阵列上铺设一张毛面朝下的EVA胶膜，最后在EVA胶膜上铺设一张TPT背膜，并将引出线穿出TPT背膜，即制成了一块半成品太阳能电池组件；

4、将半成品太阳能电池组件经过装载系统输送入层压机腔室内进行热压成型，半制品太阳能组件进入腔室时，腔室内循环热的加热板表面温度为：130℃～145℃，循环热的加热板补偿温度为：0℃～5℃，提升系统指令液压站使上腔室下降到位，将半成品太阳能电池组件密封在腔室内；

真空系统进入抽真空程序，首先上腔室处于停抽真空状态，时间为：15S～30S，同时下腔室已开始抽真空，上下腔室抽真空时间为：240S～360S，真空度为：98～103Kpa；

抽真空结束后，上腔室放气，放气速度为：20～25L/S；同时加温加压，加温温度为132℃～145℃；真空度为：0～45Kpa，加温加压时间为：720S～1200S；

经抽真空、加温、加压工序，此过程将钢化玻璃、EVA胶膜、串接的太阳能电池阵列、EVA胶膜、TPT背膜热压成一体；此程序结束，下腔室进入放气状态，放气速度为：20～25L/S，放气时间为：60S～90S，然后上腔室提升已热压成型的太阳能电池组件由卸载系统输送出腔室并取下；

5、将热压成型的太阳能电池组件加装铝合金边框及接线装置(接线盒及电源线)制成太阳能电池组件。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明在不影响各项技术指标要求的同时，确定了最短的层压周期过程时间，确保了产品质量、提高了生产效率，降低了太阳能电池组件的制作成本，延长太阳能电池组件使用寿命。同时针对层压后的隐裂问题，进行了大量的实验、研究，分析发现加温加压真空度对隐裂有直接影响；由于设置了加温加压真空度的作用，太阳能电池组件在加温加压过程中，在硅胶板与上腔室之间存在一定真空，促使硅胶板对太阳能电池组件不产生过大的压力，可起到有效保护电池片的作用。

具体实施方式

下面本发明将结合实施例作进一步描述：

实施例一：本发明太阳能电池组件层压的制造方法，采用以下工艺步骤(所述制造产品类型为72片125mm×125mm单晶电池片的串联阵列)：

1、用制备好的互连条焊接在单体电池的负电极上；

2、将单焊后的单体电池背面朝上，依次排列在焊接板上，再将互连条依次焊接在单体电池的正电极上，组成一个焊接太阳能电池阵列；

3、在叠层台上先放置好毛面朝上的钢化玻璃，在钢化玻璃表面铺设好一张毛面朝上的EVA胶膜，然后将若干串接的电池陈列按要求依次放置在EVA胶膜上，接着用汇流条焊接成晶体太阳能电池串联阵列，并焊接好引出线，再在晶体太阳能电池阵列上铺设一张毛面朝下的EVA胶膜，最后在EVA胶膜上铺设一张TPT背膜，并将引出线穿出TPT背膜，即制成了一块半成品太阳能组件；

4、把半成品太阳能组件搬运至已铺设好纤维布的层压机输送带上，上面再覆盖好一张纤维布，然后把半成品太阳能组件输送进已设定好各项工艺参数的层压机腔室内，半制品太阳能组件进入腔室时，循环热的加热板表面补偿温度为0℃，循环热的加热板表面温度值为137℃，确定层压机进入自动程序，先进行上、下腔室抽真空程序，此程序包括：上腔室停抽真空时间30S，上、下腔室抽真空系统同时抽真空，抽真空时间值为360S，真空度为：98Kpa；此程序结束后进入加温加压程序，上腔室放气，放气速度值为25L/S，所设定加温加压时间值为1080S，加温加压温度138℃；同时加温加压真空度产生作用，使上腔室内存在一定真空，此加温加压真空度设定值为5Kpa。加温加压后的冷却温度。50℃～60℃。

此程序结束后，下腔室进入放气状态，设定下腔室放气速度值为25L/S，放气时间为90S。此程序结束，上腔室提升已热压成型的太阳能组件并由卸载系统输送出腔室并取下；

5、加装铝合金边框及接线装置(接线盒及电源线)制成太阳能电池组件。

此实施例所用设备型号：上海申科技术有限公司生产的CYY-A3500DG型层压机。

本发明层压机主要部件包括：真空腔室、硅胶板、热压板、真空系统、加热控制系统、冷却系统、腔室提升系统、电气控制系统以及装载、卸载系统。太阳能半制品组件通过装载系统输送入下腔室内，提升系统指令液压站使上腔室下降到位，将组件密封在上下腔室内，真空系统进入程序，通过真空泵、电磁阀运作使腔室处于真空状态确保组件无气泡产生，此程序时间完毕后系统进入加温加压程序，即上室放气使硅胶板下压，从而使TPT背膜平稳及EVA胶膜充分交联。程序时间完毕后进入下腔室放气程序，压力到位后，再由提升系统指令上室提升，然后由卸载系统把组件输出。系统抽真空时的真空度均有真空泵、上箱室、下箱室及三只数显表显示，真空度98Kpa。按以上工艺参数制造的产品，背板的平整度良好、组件的外观质量良好以及EVA胶膜的交联度可达平均86.5％，EVA胶膜与玻璃的剥离强度平均达57.6N，EVA胶膜与TPT背膜的剥离强度达62.3N，不影响机械部件。对500块组件进行EL测试，隐裂几率为1.08％。

总结以上试验，在原有基础上根据层压机的特性及原料的性质分析，组织有关技术人员，经过大量的工艺实验，对比、取证、认证后，对温度及程序时间等工艺进行了改进。在不影响各项技术指标要求的同时，确定最短的层压周期过程时间，确保产品质量，提高生产效率。同时针对层压后的隐裂问题，进行了大量的研究、实验，分析发现加温加压真空度的作用：因设定了加温加压真空度后，隐裂几率比传统工艺产生的隐裂几率(2.5％)有大幅降低。因传统工艺未设置加温加压真空度，故在层压时硅胶板对组件产生的压力过大，导致电池片受损伤。

实施例二：本发明太阳能电池组件层压的制造方法，采用以下工艺步骤(所述制造产品类型为72片156mm×156mm多晶电池片的串联阵列)：

1、用制备好的互连条焊接在单体电池的负电极上；

2、将单焊后的单体电池背面朝上，依次排列在焊接板上，再将互连条依次焊接在单体电池的正电极上，组成一个焊接太阳能电池阵列；

3、在叠层台上先放置好毛面朝上的钢化玻璃，在钢化玻璃表面铺设好一张毛面朝上的EVA胶膜，然后将若干串接的太阳能电池阵列按要求依次放置在EVA胶膜上，接着用汇流条焊接成晶体太阳能电池串联阵列，并焊接好引出线，再在晶体太阳能电池阵列上铺设一张毛面朝下的EVA胶膜，最后在EVA胶膜上铺设一张TPT背膜，并将引出线穿出TPT背膜，即制成了一块半成品太阳能电池组件；

4、把半成品太阳能电池组件搬运至已铺设好纤维布的层压机输送带上，上面再覆盖好一张纤维布，然后把半成品太阳能电池组件输送进已设定好各项工艺参数的层压机腔室内，半制品太阳能电池组件进入腔室时，循环热的加热板表面补偿温度设定值为2℃，循环热的加热板表面温度设定值为132℃，确定层压机进入自动程序，先进入上、下腔室抽真空程序，此程序包括：上腔室停抽真空时间设定值为20S，上、下腔室抽真空系统同时进行抽真空，抽真空时间设定值为240S，真空度为99.5Kpa。此程序结束后进入加温加压程序，上腔室放气，放气速度设定值为22L/S，加温加压温度133℃；加温加压时间设定值为960S，同时加温加压真空度产生作用，使上腔室内存在一定真空，加温加压真空度设定值为10Kpa。加温加压后的冷却温度。50℃～60℃。

此程序结束后，下腔室进入放气状态，下腔室放气速度设定值为22L/S，放气时间设定值为60S。此程序结束，上腔室提升已热压成型的太阳能电池组件并由卸载系统输送出腔室并取下；

5、加装铝合金边框及接线装置(接线盒及电源线)制成太阳能电池组件。

此实施例所用设备型号为上海申科技术有限公司生产的CYY-A3500DG型层压机。

本发明总结实验一：重新设置各项工艺参数，尤其加温加压真空度的设定，经大量实验取证，按以上工艺制造成产品，背膜平整度良好、太阳能电池组件外观质量优以及EVA胶膜的交联度平均达83.21％，EVA胶膜与玻璃的剥离强度平均达53.42N，EVA胶膜与TPT背膜的剥离强度平均达53.4N，不影响机械部件，对500块组件进行EL测试，隐裂几率为0.51％。

总结以上工艺，经大量实验取证，发现EVA胶膜交联度及剥离强度均符合指标，在隐裂问题上有明显的改善，但还存在不足，层压周期时间还偏长，生产效率偏低，隐裂问题还存在。虽然其他指标还符合要求，但还不能达到本发明的最终目标，故在以上工艺的基础上再进行大量的研究及实验取证。

实施例三：本发明太阳能电池组件层压的制造方法，采用以下工艺步骤：

1、用制备好的互连条焊接在单体电池的负电极上；

2、将单焊后的单体电池背面朝上，依次排列在焊接板上，再将互连条依次焊接在单体电池的正电极上，组成一个焊接太阳能电池阵列；

3、在叠层台上先放置好毛面朝上的钢化玻璃，在钢化玻璃表面铺设好一张毛面朝上的EVA胶膜，然后将若干串接的太阳能电池阵列按要求依次放置在EVA胶膜上，接着用汇流条焊接成晶体太阳能电池串联阵列，并焊接好引出线，再在太阳能电池阵列上铺设一张毛面朝下的EVA胶膜，最后在EVA胶膜上铺设一张TPT背膜，并将引出线穿出TPT背膜，即制成了一块半成品太阳能组件；

4、把半成品太阳能组件搬运至已铺设好纤维布的层压机输送带上，上面再覆盖好一张纤维布，然后把半成品太阳能组件输送进已设定好各项工艺参数的层压机腔室内，半成品太阳能组件进入腔室时，循环热的加热板表面补偿温度设定值为2℃，循环热的加热板表面温度设定值为139℃，确定层压机进入自动程序，先进入上、下腔室抽真空程序，此程序包括：上腔室停抽真空时间设定值为15S，上、下腔室抽真空系统同时进行抽真空，抽真空时间设定值为300S，真空值为100.5Kpa。此程序结束后进入加温加压程序，上腔室放气，放气速度设定值为20L/S，加温温度140℃；加温加压时间设定值为780S，同时加温加压真空度产生作用，使上腔室内存在一定真空，加温加压真空度设定值为20Kpa。加温加压后的冷却温度。50℃～60℃此程序结束后，下腔室进入放气状态，下腔室放气速度设定值为20L/S，放气时间设定值为75S。此程序结束，上腔室提升已热压成型的太阳能电池组件并由卸载系统输送出腔室并取下。

5、加装铝合金边框及接线装置(接线盒及电源线)制成太阳能电池组件。

此实施例所用设备型号为上海申科技术有限公司生产的CYY-A3200P型层压机。

本发明通过大量实验取证，EVA胶膜交联度及剥离强度均符合指标，与传统工艺对比情况如下表：

工艺	EVA交联度	EVA与玻璃剥离强度	EVA与TPT背板玻璃强度
				传统工艺	75％～85％	30N～50N	50N～70N
本发明	84.53％	51.6N	55.8N

注：表内本发明工艺EVA性能测试值均为平均值

本发明与传统工艺综合评定对比，如下表：

工艺	隐裂机率	生产效率/台班	单块组件用电成本
				传统工艺	2.5％	104块～112块/班	1.928kw～2.077kw
本发明	＜0.5％	132块/班	1.636kw

注：生产效率按12小时/班计算

本发明不但能提高生产效率，同时显著降低了电池片的破损及隐裂现象的出现几率，外观质量优。同样对符合以上工艺的太阳能组件进行了EL测试，未发现有隐裂现象出现。实践证明，此工艺能排除层压后的隐裂问题，其他各项技术指标均能符合要求的同时，降低了太阳能组件制作成本，有效地提高了太阳能组件的电性能品质，并能保证太阳能组件的使用寿命。

Claims (1)

1.一种太阳能电池组件层压的制造方法，其特征是：采用以下工艺步骤：

(1)、用制备好的互连条焊接在单体电池的负电极上；

(2)、将焊接后的单体电池背面朝上，依次排列在焊接板上，再将互连条依次焊接在单体电池的正电极上，组成一个太阳能电池阵列；

(3)、在叠层台上先放置好毛面朝上的钢化玻璃，在钢化玻璃表面铺设一张毛面朝上的EVA胶膜，然后将若干串接的太阳能电池阵列依次放置在EVA胶膜上，用汇流条焊接成太阳能电池串联阵列，并焊接好引出线，再在太阳能电池阵列上铺设一张毛面朝下的EVA胶膜，最后在EVA胶膜上铺设一张TPT背膜，并将引出线穿出TPT背膜，即制成半成品太阳能电池组件；

(4)、将半成品太阳能电池组件经过装载系统输送入层压机腔室内进行热压成型，腔室内循环热的加热板表面温度为：130℃～145℃，循环热的加热板补偿温度为：0℃～5℃，提升系统指令液压站使上腔室下降到位，将半成品太阳能电池组件密封在腔室内；

真空系统进入抽真空程序：首先上腔室处于停抽真空状态，时间为：15S～30S，同时下腔室已开始抽真空，上下腔室抽真空时间为：240S～360S，真空度为：98～103Kpa；

抽真空结束，同时加温加压，上腔室放气，放气速度为：20～25L/S；加温温度为132℃～145℃；真空度为：0～45Kpa，加温加压时间为：720S～1200S；

经抽真空、加温、加压工序，将钢化玻璃、EVA胶膜、串接的太阳能电池阵列、EVA胶膜、TPT背膜热压成一体；下腔室进入放气状态，放气速度为：20～25L/S，放气时间为：60S～90S，然后上腔室提升已热压成型的太阳能电池组件由卸载系统输送出腔室并取下；

(5)、将热压成型的太阳能电池组件加装铝合金边框及接线装置制成太阳能电池组件。