CN105128493B - 一种光伏组件层压机及其层压方法 - Google Patents

一种光伏组件层压机及其层压方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种空气能光伏组件层压机及其层压方法，从左到右依次包括上料段、层压段、下料段，层压段上设有加热系统、真空系统、加压系统、固定系统和控制系统，加热系统包括空气能加热系统、电能加热系统、空气加热炉、输油管道、槽形管和层压工作台，空气能加热系统包括空气压缩设备，空气加热炉设在空气压缩设备出口处、槽形管均匀分布在层压工作台上，输油管道在所述空气加热炉与槽形管之间形成回路。本发明的有益效果是：采用电加热和导热油加热，结合了电加热系统加热速度快，导热油加热系统的加热均匀转化率高等优点，设计了一套能同时使用两种加热方式的层压机，使得该层压机具有加热板受热均匀，转化效率高，加热速度较快等特点。

Description

一种光伏组件层压机及其层压方法
技术领域
本发明涉及一种层压机及其层压方法，尤其涉及一种光伏组件层压机及其层压方法。
背景技术
光伏组件的封装是光伏组件制造工艺的重要组成部分，光伏组件封装通过将发电模块封装在玻璃、封装膜和背板之间使发电模块与外界的空气隔离，保证其耐候性标准的实现，以占光伏组件最大比例的晶硅组件为例，封装采用的主流设备为层压机，在层压机内通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起，层压机的主要结构是由上下真空腔、硅胶板、加热系统、真空系统、加热控制系统、控制系统等构成，封装时，首先将盖板玻璃、连接好的晶硅电池片、EVA膜、背板膜(通常采用TPT或PET等材料)叠放好送入层压机的下腔室，下腔室置放光伏组件的面为一水平面，水平面下方设置有加热装置，一般采用设置油管通过油路加热。层压时一般分为以下阶段：组件进入层压机时，下腔室充气，上腔室真空；上盖合上后，下腔室抽真空，同时对组件加热，基本加热到EVA融化温度，上腔室充气，此过程一般5min；保压层压：上腔室的真空为零，保压层压一段时间，使EVA交联固化，目前主流的太阳能组件封装均采用这种工艺。
层压机的加热方式分为导热油加热和电加热两种，导热油加热的原理是利用高温导热油的温度给板加热，这种层压机在长时间的工作环境中会出现漏油等现象，导致机器不能全天候工作，甚至导致电池片碎片或位移，并且在其启动阶段一般要耗1.5小时。电加热的原理是直接用电给加热板进行加热，省去了油传递热量这个环节，其具有高效率、节能耗、占地面积小等优点，虽然在电加热过程中的前半小时内功率较高，但是在层压机幵始层压组件的过程中，平均能耗就远远小于导热油加热型层压机了，从长远角度来算，必将为企业节省能耗。
如公告号为CN202225522U的中国发明专利公开了一种太阳能光伏电池板全自动层压机远红外加热系统，采用铝合金作为层压机的层压板，高真空短波远红外电加热管作为加热元件。在铝合金层压板的下部用铝合金板筑起了许多长方形洞，并将高真空短波远红外电加热管置于洞中，实现对铝合金层压板直接传热和直接辐射加热，提高了太阳能光伏电池板层压机加热系统热效率。其采用的是导热油加热系统，其加热时间过长，而且加热效率低。
又如公告号为CN201913861U的中国发明专利公开了一种用于光伏组件层压和封装的加热板及具有该加热板的层压机，所述加热板包括基板和多根加热管，所述基板的侧面沿其宽度方向开设有多个贯穿的槽孔，所述加热管嵌设在所述槽孔内，所述加热管的单位长度的功率从中部向两端逐渐增大。其采用电加热管型层压，替代导热油层压机，提高了层压机运行的安全性和可靠性。但是其采用的是电加热，加热过程中的前半小时内功率较高，会影响导热效率。
发明内容
为克服现有技术中存在的导热油加热时间过长，电加热前段加热功率高等问题，本发明提供了一种光伏组件层压机，从左到右依次包括上料段、层压段、下料段，所述层压段上设有加热系统、真空系统、加压系统、固定系统和控制系统，所述加热系统包括导热油加热系统、电能加热系统、空气加热炉、输油管道、槽形管和层压工作台，所述导热油加热系统包括空气压缩设备，所述空气加热炉设在所述空气压缩设备出口处、所述槽形管均匀分布在所述层压工作台上，所述输油管道在所述空气加热炉与所述槽形管之间形成回路，所述空气加热炉出口处设有用于防止所述输油管道爆裂的防暴装置。
优选地，所述层压工作台包括上下平行设置的加热板，所述加热板设有12个加热区，每个加热区对应安装有热电偶。
优选地，所述上料段与所述层压段之间设有预热装置。
优选地，所述层压段与所述下料段之间设有冷风罩。
优选地，所述预热装置采用导热油加热，导热油从所述空气加热炉流出，依次流经所述层压段上的槽形管、所述预热装置上的槽形管，再回流到所述空气加热炉中。
优选地，所述层压工作台上均匀分布有电加热材料，所述电加热材料是碳化硅、二硅化钼、铁铝合金、镍铬合金中的一种。
优选地，所述真空系统包括真空室、硅胶板、真空泵和充气装置，所述硅胶板将所述真空室分为上腔室和下腔室，所述真空泵、所述充气装置通过连接管与所述上腔室、所述下腔室相连。
优选地，所述连接管上设有上室气流阀、下室气流阀、抽真空充气阀、充气电磁阀、上室真空阀、上室真空表和下室真空表，所述上室真空表设在所述上腔室出口处，所述上室气流阀与所述上室真空表串联，设在所述上室真空表后；所述下室真空表设在所述下腔室出口处，所述下室气流阀与所述下室真空表串联，设在所述下室真空表后；所述真空泵出口处设有抽真空充气阀，所述充气装置出口处设有充气电磁阀，所述上室气流阀、所述下室气流阀、所述抽真空充气阀、所述充气电磁阀之间通过连接管直接连接；所述真空泵出口处还设有与所述抽真空充气阀并联的上室真空阀，所述上室真空阀与所述上室真空表后通过连接管直接连接。
上述光伏组件层压机的层压方法,包括如下步骤：
步骤一：进料，将层叠好的光伏组件按一定摆放顺序放置在进料平台的聚四氟乙烯布料上，通过平台上的传送带将组件输送到层压机内，层压机上链轮带动聚四氟乙烯布料传送；
步骤二：抽真空，上室气流阀、下室气流阀、抽真空充气阀全部打开，充气电磁阀关闭，打开真空泵进行抽真空，使上室真空表和下室真空表达到1mbar以下；
步骤三：预加热，采用导热油对光伏组件进行预加热，使其温度达到80-150℃；
步骤四：混合加热，采用导热油加热系统和电能加热系统对加热板进行混合加热，单位周期内所述导热油加热系统中导热油的流速与时间成反比，所述电能加热系统电流与时间成正比；
步骤五：加压，抽真空充气阀和下室气流阀关闭，充气电磁阀打开，外界大气通过管道进入到上腔室，使硅胶板向下运动将光伏组件压紧,关闭充气电磁阀，保持压力状态15-20min，使胶膜固化；
步骤六：开盖，将上室气流阀关闭，下室气流阀、上室真空阀和充气电磁阀打开，使上腔室抽真空，下腔室充气，硅胶板向上运动进行开盖；
步骤七：出料，当硅胶板上升到最高位置时，传送带将完成层压后的光伏组件输送到下料段出料。
导热油加热系统中导热油入导热油炉温度为T1，导热油出导热油炉温度为T2，导热油的比热为C，导热油的密度为ρ，其初始流量为ν0，设定加热周期为t0，电能加热系统中初始电流为I0，电阻为R,时间为t,电能热传导有效系数为ξ，导热油加热系统中导热油供热功率Q1与时间t的关系为：电能加热系统中供热功率Q2与时间的关系为：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用电加热系统和导热油加热系统对加热板进行加热，结合了电加热系统加热速度快，导热油加热系统的加热均匀转化率高等优点，设计了一套能同时使用两种加热方式的层压机，使得该层压机具有加热板受热均匀，转化效率高，加热速度较快等特点；
(2)将电加热系统和导热油加热系统相结合，在加热前期，以导热油加热为主，电加热系统为辅，随着时间的变化，由于导热油与加热板的温差越来越小，其加热的速度越来越低，此时逐渐减弱导热油加热方式，而逐渐加强加热板的加热，使得两个加热系统很好地配合在一起；
(3)导热油加热系统中导热油的流速与时间成反比，电加热系统中电加热丝的电流与时间成正比，通过精确控制实现导热油加热的逐渐减弱和电加热的逐渐加强；
(4)在加热板上设12个热电偶，监控加热板不同区域的温度，并与所述导热油加热系统与所述电加热系统形成反馈，对导热油的流速和电加热丝的电流进行微调；
(5)空气加热炉出口处设有用于防止所述输油管道爆裂的防暴装置，可防止因出口出温度过高而引起输油管道爆裂，提高层压机的安全性能。
附图说明
图1是本发明较佳之流程框图；
图2是本发明较佳之真空系统工作原理图；
图3是本发明较佳之导热油循环路径图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示为本发明较佳之流程框图，从左到右依次包括上料段1、层压段3、下料段5，所述层压段3上设有加热系统6、真空系统8、加压系统7、固定系统9和控制系统10，所述加热系统6包括导热油加热系统、电能加热系统、空气加热炉23、输油管道、槽形管24和层压工作台，所述导热油加热系统包括空气压缩设备，所述空气加热炉23设在所述空气压缩设备出口处、所述槽形管24均匀分布在所述层压工作台上，所述输油管道在所述空气加热炉23与所述槽形管24之间形成回路，所述空气加热炉23出口处设有用于防止所述输油管道爆裂的防暴装置。
所述层压工作台包括上下平行设置的加热板，所述加热板设有12个加热区，每个加热区对应安装有热电偶；所述上料段1与所述层压段3之间设有预热装置2；所述层压段3与所述下料段5之间设有冷风罩4。
如图3所示为本发明较佳之导热油循环路径图，所述预热装置2采用导热油加热，导热油从所述空气加热炉23流出，依次流经所述层压段3上的槽形管24、所述预热装置2上的槽形管24，再回流到所述空气加热炉23中。所述层压工作台上均匀分布有电加热材料，所述电加热材料是碳化硅、二硅化钼、铁铝合金、镍铬合金中的一种。
如图2所示为本发明较佳之真空系统工作原理图，所述真空系统8包括真空室、硅胶板12、真空泵21和充气装置22，所述硅胶板12将所述真空室分为上腔室11和下腔室14，所述真空泵21、所述充气装置22通过连接管15与所述上腔室11、所述下腔室14相连。
所述连接管15上设有上室气流阀17、下室气流阀18、抽真空充气阀19、充气电磁阀20、上室真空阀26、上室真空表13和下室真空表16，所述上室真空表13设在所述上腔室11出口处，所述上室气流阀17与所述上室真空表13串联，设在所述上室真空表13后；所述下室真空表16设在所述下腔室出口处，所述下室气流阀18与所述下室真空表16串联，设在所述下室真空表16后；所述真空泵21出口处设有抽真空充气阀19，所述充气装置22出口处设有充气电磁阀20，所述上室气流阀17、所述下室气流阀18、所述抽真空充气阀19、所述充气电磁阀20之间通过连接管直接连接；所述真空泵21出口处还设有与所述抽真空充气阀19并联的上室真空阀26，所述上室真空阀26与所述上室真空表13后通过连接管直接连接。
上述光伏组件层压机的层压方法,包括如下步骤：
步骤一：进料，将层叠好的光伏组件按一定摆放顺序放置在进料平台的聚四氟乙烯布料上，通过平台上的传送带将组件输送到层压机内，层压机上链轮带动聚四氟乙烯布料传送；
步骤二：抽真空，上室气流阀17、下室气流阀18、抽真空充气阀19全部打开，充气电磁阀20关闭，打开真空泵进行抽真空，使上室真空表13和下室真空表16达到1mbar以下；
步骤三：预加热，采用导热油对光伏组件进行预加热，使其温度达到80-150℃；
步骤四：混合加热，采用导热油加热系统和电能加热系统对加热板进行混合加热，单位周期内所述导热油加热系统中导热油的流速与时间成反比，所述电能加热系统电流与时间成正比；
步骤五：加压，抽真空充气阀19和下室气流阀18关闭，充气电磁阀20打开，外界大气通过管道进入到上腔室11，使硅胶板12向下运动将光伏组件压紧,关闭充气电磁阀20，保持压力状态15-20min，使胶膜固化；
步骤六：开盖，将上室气流阀17关闭，下室气流阀18、上室真空阀26和充气电磁阀20打开，使上腔室11抽真空，下腔室充气，硅胶板向上运动进行开盖；
步骤七：出料，当硅胶板上升到最高位置时，传送带将完成层压后的光伏组件输送到下料段出料。
导热油加热系统中导热油入导热油炉温度为T1，导热油出导热油炉温度为T2，导热油的比热为C，导热油的密度为ρ，其初始流量为ν0，设定加热周期为t0，电能加热系统中初始电流为I0，电阻为R,时间为t,电能热传导有效系数为ξ，导热油加热系统中导热油供热功率Q1与时间t的关系为：电能加热系统中供热功率Q2与时间的关系为：
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种光伏组件层压机，其特征在于，从左到右依次包括上料段(1)、层压段(3)、下料段(5)，所述层压段(3)上设有加热系统(6)、真空系统(8)、加压系统(7)、固定系统(9)和控制系统(10)，所述加热系统(6)包括导热油加热系统、电能加热系统、空气加热炉(23)、输油管道、槽形管(24)和层压工作台，所述导热油加热系统包括空气压缩设备，所述空气加热炉(23)设在所述空气压缩设备出口处、所述槽形管(24)均匀分布在所述层压工作台上，所述输油管道在所述空气加热炉(23)与所述槽形管(24)之间形成回路，所述空气加热炉(23)出口处设有用于防止所述输油管道爆裂的防暴装置；
所述上料段(1)与所述层压段(3)之间设有预热装置(2)；
所述预热装置(2)采用导热油加热，导热油从所述空气加热炉(23)流出，依次流经所述层压段(3)上的槽形管(24)、所述预热装置(2)上的槽形管(24)，再回流到所述空气加热炉(23)中；
所述真空系统(8)包括真空室、硅胶板(12)、真空泵(21)和充气装置(22)，所述硅胶板(12)将所述真空室分为上腔室(11)和下腔室(14)，所述真空泵(21)、所述充气装置(22)通过连接管(15)与所述上腔室(11)、所述下腔室(14)相连；
所述连接管(15)上设有上室气流阀(17)、下室气流阀(18)、抽真空充气阀(19)、充气电磁阀(20)、上室真空阀(26)、上室真空表(13)和下室真空表(16)，所述上室真空表(13)设在所述上腔室(11)出口处，所述上室气流阀(17)与所述上室真空表(13)串联，设在所述上室真空表(13)后；所述下室真空表(16)设在所述下腔室出口处，所述下室气流阀(18)与所述下室真空表(16)串联，设在所述下室真空表(16)后；所述真空泵(21)出口处设有抽真空充气阀(19)，所述充气装置(22)出口处设有充气电磁阀(20)，所述上室气流阀(17)、所述下室气流阀(18)、所述抽真空充气阀(19)、所述充气电磁阀(20)之间通过连接管直接连接；所述真空泵(21)出口处还设有与所述抽真空充气阀(19)并联的上室真空阀(26)，所述上室真空阀(26)与所述上室真空表(13)后通过连接管直接连接；
所述光伏组件层压机的层压方法,包括如下步骤：
步骤一：进料，将层叠好的光伏组件按一定摆放顺序放置在进料平台的聚四氟乙烯布料上，通过进料平台上的传送带将光伏组件输送到层压机内，层压机上链轮带动聚四氟乙烯布料传送；
步骤二：抽真空，上室气流阀(17)、下室气流阀(18)、抽真空充气阀(19)全部打开，充气电磁阀(20)关闭，打开真空泵进行抽真空，使上室真空表(13)和下室真空表(16)达到1mbar以下；
步骤三：预加热，采用导热油加热系统对光伏组件进行预加热，使其温度达到80-150℃；
步骤四：混合加热，采用导热油加热系统和电能加热系统对加热板进行混合加热，单位周期内所述导热油加热系统中导热油的流速与时间成反比，所述电能加热系统电流与时间成正比；
步骤五：加压，抽真空充气阀(19)和下室气流阀(18)关闭，充气电磁阀(20)打开，外界大气通过管道进入到上腔室(11)，使硅胶板(12)向下运动将光伏组件压紧,关闭充气电磁阀(20)，保持压力状态15-20min，使胶膜固化；
步骤六：开盖，将上室气流阀(17)关闭，下室气流阀(18)、上室真空阀(26)和充气电磁阀(20)打开，使上腔室抽真空，下腔室充气，硅胶板向上运动进行开盖；
步骤七：出料，当硅胶板上升到最高位置时，传送带将完成层压后的光伏组件输送到下料段出料。
2.如权利要求1所述的一种光伏组件层压机，其特征在于，所述导热油加热系统中包括导热油炉，导热油入导热油炉温度为T1，导热油出导热油炉温度为T2，导热油的比热为C，导热油的密度为ρ，其初始流量为ν0，设定加热周期为t0，电能加热系统中初始电流为I0，电阻为R,时间为t,电能热传导有效系数为ξ，导热油加热系统中导热油供热功率Q1与时间t的关系为：
电能加热系统中供热功率Q2与时间的关系为：
3.如权利要求1所述的一种光伏组件层压机，其特征在于，所述层压工作台包括上下平行设置的加热板，所述加热板设有12个加热区，每个加热区对应安装有热电偶。
4.如权利要求1所述的一种光伏组件层压机，其特征在于，所述层压段(3)与所述下料段(5)之间设有冷风罩(4)。
5.如权利要求3所述的一种光伏组件层压机，其特征在于，所述层压工作台上均匀分布有电加热材料，所述电加热材料是碳化硅、二硅化钼、铁铝合金、镍铬合金中的一种。
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