CN102529288B - 对基本为板状的构件进行压膜的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在压力和热作用下，对具有至少一层可热活化的胶合剂层的基本为板状的构件、尤其是光伏模块进行压膜的方法，其中一个或多个构件被置入真空覆膜压机的真空室内，真空覆膜压机具有将真空室气密分隔的、可借助压差升降的加压物。真空室被抽气为真空，通过通气和/或在真空室内未放置构件的部位加压，使得加压物压向构件，由此被直接或间接地压向构造为真空室的上侧面或下侧面的边缘面，其中，过程热被导入构件中，使得胶合剂层受热从而软化并且在加压物的既定过程载荷的作用下达到其活化温度而被活化。此外，构件在置入真空室后，首先通过加压物加载约为既定过程载荷的2％至10％的微载荷，并且同时，构件维持在胶合剂层的活化温度以下。之后将上述微载荷从该构件上移除，然后将构件加热至胶合剂层的活化温度且通过加压物加载过程载荷。

Description

对基本为板状的构件进行压膜的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的上位概念所述的用于在压力和热作用下对光伏模块和此类基本为板状的构件进行压膜的方法，所述构件具有至少一层可热活化的胶合剂层。

背景技术

在此类方法中，通常使用具有单个真空室的或在多层真空覆膜压机中具有多个真空室的单层或多层的真空覆膜压机。所述真空室由上半部室体和下半部室体组成，上、下半部室体均可相对地移动，使得真空室开启和密闭。真空室可通过加压物气密地分隔，其中加压物可借助压差在真空室内升起和降下。

通常使用韧性的隔膜作为所述加压物，该隔膜将真空室分隔为用于容纳至少一个构件的、可抽气为真空的物料区，以及可抽气为真空和/或加压的压力区。通过由于物料区的真空抽气和/或压力区的加压而形成的真空室内的压差，韧性的隔膜被压向构件，由此将构件直接或间接地压向真空室的边缘面——通常为真空室的下侧面，其中还可有一条传送带穿过该侧面和构件之间——并且将压膜所必需的过程载荷加载到构件上。该边缘面，大多情况下即真空室的下侧面，通常由加热板构成，使得压膜所必需的过程热直接在压制过程中导入构件中。

在上述类型的方法中，将一个或多个构件，尤其是光伏模块--为简化说明，以下仅讨论一个构件的情况--同时置入所用的真空覆膜压机的真空室内并且密闭真空室。然后，将该真空室抽气为真空，并且通过真空室内未构造构件的部位上的通气和/或加压使得加压物被压向构件，构件由此被直接或间接地压向真空室的边缘面。所述边缘面通常为该真空室的下侧面。

构件被加压物压向真空室的下侧面，该下侧面由加热板构成，压膜工序所必需的过程热通常由此导入构件中。然后，压力和过程热共同作用使胶合剂层软化或活化，并且在必要时可能作用使胶合剂层硬化或交联。然而，也可考虑以其他方式导入过程热。

通常这样来实现真空室的真空抽气，首先将真空室的构造于加压物上方的压力区抽气为真空，使得加压物向上移向上半部室体。其后，通常以一定的时滞，将构造于加压物下方的、容纳构件的物料区抽气为真空，其中，调节真空室的两个区室的抽气的方式是，使得压力区与物料区之间一直存在压差，该压差使加压物维持并且滞留在上半部室体内，并且避免加压物提前与构件发生接触。

当真空室的物料区被抽气至通常为小于1毫巴的额定压力时，对压力区进行通气，使得压力区和物料区的压差逆转并且将加压物加载于构件上。然后，通过调节压力区中的气压来形成加压物的所需的压紧力，从而将压膜所需的过程载荷加载到构件上。

这里根据目前的技术水平，尤其应将真空室的物料区迅速地抽气为真空，即在构件明显受热前，并且须在胶合剂胶黏作用的活化前。由此，使得在胶合剂层中的胶合剂开始硬化或交联之前，将可能存在的夹杂气体(构件层之间的滞留气体)或可能在受热时形成的气体从构件中抽取出来。由于完成压膜的构件中的气泡极大地影响其使用寿命，在最不利的情况下，或可导致构件立即不可使用，即生产出次品。对于光伏模块，尤其存在这种情况。

WO 94/29106A1中描述了一种用于在压力和热作用下对具有可硬化的胶合剂层的光伏模块进行压膜的方法。在此使用真空覆膜压机，其中，使用构造为韧性的隔膜的加压物，该隔膜将真空室分隔为物料半区和压力半区。过程热借助加热板导入光伏模块中，该加热板通过支撑板间接地作用于构件上。真空室在密闭后被迅速地抽气为真空，从而在光伏模块明显地受热前，从其中提取出滞留气体和其他气体。其后，对真空室内的位于隔膜上方的压力半区通气，使得隔膜通过由此形成的压差将过程载荷加载到构件上并且优选的启动或加速了将热量由加热板导入构件中。

在WO 94/29106A1中，光伏模块在真空覆膜压机中仅进行预压膜，然后将真空室未经过冷却地打开，经过预压膜的构件被转移到硬化炉中并且在此使胶合剂层在高温条件下硬化。其中，通常用于光伏模块的胶合剂层在开始硬化或交联前即已产生胶黏作用，而不用担心气体过早地由构件外部渗入各层之间，因此无须继续在真空条件下进行压膜。如构件不必停留在真空覆膜压机内直至胶合剂层完全地软化或交联，而是在硬化炉中继续进行硬化或交联，则可提高真空覆膜压机的程序频率和所有装置的加工速率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于通过改进上述已知的流程方法，达到更好的效果并且/或者缩短真空压膜机的周期时间。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：这一目的通过具有根据权利要求1所述的特点的方法得到解决。本发明方法的优选的进一步拓展由权利要求2至10中得出。

本发明的方法与目前的流程方法的根本区别在于，所述构件在置入真空室后，首先通过加压物加载约为过程载荷的2％至10％的微载荷，其中其单位面积压优选为约20毫巴至约200毫巴，并且进一步优选为约50毫巴至约100毫巴的单位面积压。在此，构件维持在胶合剂层的活化温度以下。然后，将所述微载荷从构件上移除。再将构件加热至胶合剂层的活化温度并且通过加压物加载过程载荷。为此，加压物先将构件压向加热板，由此将构件迅速地加热并且使胶合剂层很快达到其活化温度。

在本发明的范畴中，优选在加载微载荷之前或在该过程期间将构件加热至预热温度，该温度可使胶合剂层软化，但又低于胶合剂层的活化温度。可通过加载微载荷来启动所述预热，因此，构件优选被压向加热板，这使得热量良好地由加热板导入构件中成为可能。然而在本发明范畴中同样可能的是，将构件在置入真空室之前即加热至预热温度。这有利于缩短真空覆膜压机的周期时间，因为此前已被导入构件中的热能无需再在真空室内被导入至构件中。

从本发明中可以看出，在胶合剂层明显地软化并且形成初始的胶黏作用前，大量由传统的胶合剂层(尤其例如由乙烯醋酸乙烯酯薄膜(EVA薄膜))在真空抽气时释放出的并且根据现有技术一定被首先抽出的气体中的大部分气体，仅仅是由于通过真空抽气使环境压力大大降低，从而从胶合剂层中释放出来。在现有技术水平下，真空抽气即可抽出大部分的应通过真空抽气被抽出的气体，以避免带来任何不利的影响。

本发明中对构件加载微载荷时将真空室抽气为真空，不会引起胶合剂层释放过程气体。因为即使根据例如本发明的一个优选实施例的建议，构件已被预热直至胶合剂层软化或在加载微载荷时被预热，胶合剂层中的过程气体也可通过该微载荷而维持在分解状态。

此外，根据现有技术水平，从胶合剂层中释放和抽取气体甚至可能产生不利，因为胶合剂层往往含有添加剂并且希望该添加剂被保留。例如在使用EVA作为胶粘材料时，过氧化物是作为用于产生所需交联作用的聚合反应的反应物。在使用热塑性塑料作为胶合剂层时，则添加软化剂和增附剂作为临时的添加剂，其同样不应被抽出。微载荷则不仅使尤其是一般的光伏模块的胶合剂层的临时成分维持在分解状态并且阻止其被释放出来，而且也确保构件的，尤其是光伏模块的各层之间的以气态存在的滞留气体从构件的侧面中被压出并且通过真空抽气被抽取出来。即使构件已被预热直至胶合剂层软化并且开始形成胶黏作用，这种方法也仍然有效。

在本发明的范畴中，真空室可在对构件加载微载荷之前或也可在该过程期间被抽气为真空。如上所述，即使构件已经或者即将被预热至预热温度，所述微载荷仍可阻止胶合剂层释放出气体。其余存在于构件中的气体，例如尤其是滞留气体，则仍然被抽出。由此明显地减少了构件中气泡的形成，并且本发明方法取得的效果也优于根据目前技术水平的方法。

由此得知，应在构件加载微载荷之前或在该过程期间，仅将真空室抽气至前级真空，例如该前级真空达到约150毫巴，优选达到约5毫巴，并且在移除构件的微载荷之后，至加压物将过程载荷加载到构件上和真正的压膜过程开始之前，才将真空室完全抽气为真空，尤其是低于1毫巴。

在本发明的范畴中，一旦胶合剂层的温度已达到其活化温度的约70％至100％时，即可在构件上加载过程载荷。由于已知，只要达到其活化温度的约70％，胶合剂层即已成为胶黏的聚合状态，均匀地分配了机械压力。通常用于光伏模块的硅太阳能电池极易破裂。一旦对具有硅太阳能电池的光伏模块加载过程载荷，只要胶合剂层尚未软化，这无疑将导致太阳能电池的破裂。然而，如果胶合剂层软化并且相应地置于低粘度的太阳能电池，则可将压膜所需的过程载荷加载到模块上而不存在破裂的危险。

因此便可得知，要使用足量的胶合剂材料，目的在于以压膜过程中可变的量来铺满太阳能电池层，这样，当选定明显大于目前技术所常用的过程载荷时，即使是硅太阳能电池也不会破碎。在现有技术水平下，真空覆膜压机内的压膜是在一种与环境压力大致相同的特定的单位面积压条件下进行的，也即一般为约1000毫巴。在本发明的范畴中优选压膜的过程载荷所具有的单位面积压大于环境压力，即约1020毫巴以上，进一步优选为约1500毫巴以上至约2000毫巴。这不仅可以通过在由加压物气密分隔的真空室内的未构造构件的部位进行通气，而且也可以通过加载超压来实现。

在此已知，通过增加过程载荷，不仅加快了交联或硬化的速率，并由此使得由于胶合剂层内的高温而产生的过程气体以及存在于硬化中或交联中的胶合剂层内的滞留气体维持或进行分解，这与现有技术相比，也能更有效地阻止构件中形成不利的气泡。因而，这一方法与现有技术相比明显增加了过程载荷，一方面改进了工作成效，另一方面则明显的再次缩短了周期时间。

本发明方法的一个优选的进一步拓展在于，将根据本发明的经过预热的构件在真空室内完成真空抽气的条件下，以及在高于所用胶合剂层的活化温度的过程温度和过程载荷的作用下进行压膜，优选高于110℃并且进一步优选高于120℃，所述过程载荷的特定单位面积压则至少达到约900毫巴至1000毫巴，进一步优选大于1020毫巴至2000毫巴，这一压膜过程在胶合剂第一次形成将构件气密封闭的胶黏作用后被中断，然后构件被导入串联的压膜机内，并且在压膜机中在过程温度和相同或增加的过程载荷的作用下继续进行压膜。

如在真空室的真空抽气时加载微载荷和构件的预热工序配合在一起，其中预热在真空室外，也或者优选在加载微载荷时进行，则可有利地缩短真空覆膜压机内的压膜过程的周期时间。如上所述，通过选定明显大于目前技术常用的过程载荷，也有利于此。此外，在构件已经过预热的情况下，在本发明的主要应用，即应用于光伏模块的压膜中，该过程载荷可比现有的情况更早地作用于构件，而不会出现太阳能电池发生破碎的风险。

当压膜过程在构件气密封闭后被中断并且构件被导入串联的压膜机内，从而在此通过过程温度和过程载荷来继续进行压膜时，真空覆膜压机的周期时间缩短，这极其利于缩短压膜的整体时耗。

根据本发明方法的另一优选方法，在串联的压膜机内，压膜过程中采用增加的过程载荷，无须持续至胶合剂层完全地硬化或交联。这一过程也可以被中断，并且将未完成压膜的构件移入公知的硬化炉中，在此再进行完全的硬化或交联。这样可确保真空覆膜压机和串联的压膜机中的周期时间尽可能的缩短，由此大大地加速整个压膜过程。

为了再次提高工序的速率，可以如公知地在最后设置冷却站，压膜过程完全结束后，逐个地将构件冷却。

具体实施方式

下面详细地描述和阐明根据本发明方法的实施例。

光伏模块包括覆盖玻璃、由互连的硅太阳能电池和背面薄膜组成的太阳能电池层、以及构造于覆盖玻璃和太阳能电池层以及太阳能电池和背面薄膜之间的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)薄膜构成的可热活化的胶合剂层，根据本发明的方法对所述光伏模块进行压膜。

首先，所述各层重叠地构造，并且将该层堆置入真空覆膜压机的真空室内。常规构造的真空覆膜压机包括：具有下半室体和可升降的上半室体的真空室，其中下半室体基本由加热板构成。在上半室体上构造有具有不仅对于上半室体也对于下班室体密封的环绕式密封装置的隔膜架，并且在隔膜架上将硅树酯绷紧作为加压物。由层堆组成的构件经由位于上、下半室之间而穿过真空室的传送带，被置入真空室内。这一步骤耗时约30秒。

然后，关闭真空覆膜压机，并且通过隔膜使得构件和加热板之间接触而形成约为100毫巴的微载荷，构件被预热至约100℃的预热温度。这一预热阶段又持续约30秒，其中位于隔膜和加热板之间的容纳构件和传送带的物料区，同时被真空抽气至其气压约为5毫巴。

经过这一持续30秒的预热阶段，将隔膜从构件上移除，使得由加热板至构件的热量传输大大减慢，并且将物料区抽气至压膜所需的1毫巴以下的真空。该真空抽气需要约90秒，其中构件的温度由于金属热效应和少量的热导效应而从约100℃(预热温度)上升至120℃。

由于在120℃下，已达到EVA薄膜的活化温度，接下来通过将隔膜重新置于构件上并且为隔膜上方的压力室通气，使得隔膜将约为近1000毫巴以上的特定的单位面积压作为过程载荷加载到构件上，立即开始真正的压膜过程。在此，将构件内的过程温度升至150℃。由此，在近1000毫巴以上的过程载荷和约150℃的过程温度下对构件进行压膜持续约60秒，使得耗时共计约3.5分钟的第一步的工作流程至此完成。

经过上述时间后，将真空覆膜压机的真空室完全通气并且打开压力机，压膜过程从而中断。然后，将其于约30秒内转移到串联的压膜机中，使得构件的温度不会明显下降。构件在压膜机内继续维持在约150℃的过程温度，关闭压膜机后，在此对构件加载可增至2000毫巴的过程载荷。所述压力在30秒内形成，并且维持增加的载荷以及过程温度作用约3分钟。

上述的第二个工序再次经过3.5分钟完成之后，打开压膜机并且将构件于30秒内导入硬化炉中以防冷却，在硬化炉中将其非承压地维持在过程温度，完成压膜过程。这又持续约3.5分钟。

在本发明方法的这一实施例中，主要涉及一个包含3个时耗均为3.5分钟的超短步骤的过程。如果在多层压膜机中进行这些步骤，物料通过量则更高。在本申请人的系列实验中，依照上述方法对具有单晶硅太阳能电池的光伏模块进行压膜，没有发生气泡和偏差，也未导致太阳能电池破碎。

Claims (14)

1.一种用于在压力和热作用下，用至少一层可热活化的胶合剂层对基本为板状的构件进行压膜的方法，其中一个或多个构件被置入真空覆膜压机的真空室中，该真空覆膜压机具有将该真空室气密分隔的、可借助压差升降的加压物，该真空室被抽气为真空，并且通过通气和/或在该真空室内未放置构件的部位加压，使得该加压物压向该构件，由此使加压物直接或间接地压向构造为该真空室的上侧面或下侧面的边缘面，其中，过程热被导入该构件中，使得该胶合剂层受热从而软化并且在该加压物的既定过程载荷的作用下达到其活化温度而被活化，其特征在于，

该构件在置入该真空室后，首先通过该加压物施加为该既定过程载荷的2％至10％的微载荷，并且同时该构件维持在该胶合剂层的活化温度以下，之后将微载荷从构件上移除，然后将该构件加热至该胶合剂层的活化温度且通过该加压物加载该过程载荷。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构件在加载所述微载荷之前或在该过程期间被加热至预热温度，该预热温度使所述胶合剂层软化，但又低于该胶合剂层的活化温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热过程，使得所述构件内的所述胶合剂层达到80℃至120℃的所述预热温度。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述真空室在对所述构件加载所述微载荷之前或在该过程期间被抽气为真空。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述真空室在对所述构件加载微载荷之前或在该过程期间仅被抽气为前级真空，直至该构件上的该微载荷移除之后，至所述加压物向该构件加载所述过程载荷之前，才被抽气为完全真空。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，在特定单位面积压为1020毫巴以上至2000毫巴的所述过程载荷下，对所述构件进行压膜。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述胶合剂层已达到活化温度的70％至100％的温度时，对所述构件加载所述过程载荷。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，在胶合剂层第一次形成将所述构件气密封闭的胶黏作用时中断对该构件进行压膜，该构件被导入串联的压膜机内，并且由此在与胶合剂层的活化温度相同或高于该活化温度的温度条件下，通过所述过程载荷或更高的载荷来继续进行压膜。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述构件经过所述压膜机的继续压膜后被导入硬化炉内，并在该硬化炉中进行非承压的热处理。

10.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述微载荷为单位面积压为20毫巴至200毫巴。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基本为板状的构件是光伏模块。

12.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预热温度为80℃至100℃。

13.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述特定单位面积压为1500毫巴以上至2000毫巴。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述微载荷为单位面积压为50毫巴至100毫巴。