CN110212047B - 一种用pvb封装生产bipv组件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，所述BIPV组件封装的具体步骤为：在洁净的下层钢化玻璃上铺设下层热熔性胶膜；焊接电池片，采用焊带将多个电池片焊接成电池串；将电池串敷设在下层热熔性胶膜上，采用汇流带将各电池串进行焊接；PVB小块、第一PVB粘接条和第二PVB粘接条构成中间防汽泡粘接结构；敷设上层热熔性胶膜，再在上层热熔性胶膜上敷设上层钢化玻璃；在敷设好的组件边缘外侧套设第一PVB粘接框体；将敷设好的组件放入层压机；将层压后的组件放置到加热封装装置中进行固化封装；将完成封装后的BIPV组件单独放置在除湿间。本发明省掉了高压釜工序，无需进行二次气压，大大地节约了生产时间，大大地降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池板组件制造技术领域，特别是一种用PVB封装生产BIPV组件的方法。
背景技术
光伏建筑一体化(BuildingIntegratedPhotovoltaics，BIPV)技术将光伏组件集成在建筑上，使之不仅具备发电功能，还同时作为建筑材料使用。该技术是将建筑屋顶、外墙、窗户、围栏等都用光伏组件代替，既能做为建材使用，又能发电，真正实现了现代建筑低碳、节能、环保的特点，它可以满足建筑力学、热舒适、采光、隔音等建筑需求，现已被广泛应用。
光伏建筑一体化(BIPV)是光伏与建筑的集成，也是建筑节能一种重要应用形式之一，目前欧洲、美国等发达国家的BIPV技术已进入相对成熟期，得到了广泛应用。据欧洲光伏工业协会数据显示，光伏建筑应用量占欧洲整个光伏应用量的80％，在美国这一比例也达到67％。而我国尚处于起步阶段，但是发展的势头非常迅猛，预计到2020年末，建筑光伏装机量将达到50GW，占分布式光伏装机总量的70％，占光伏装机总量的33％，可见建筑光伏一体化的市场容量还是非常巨大的。
由于建筑整体艺术效果和整体协调性等审美的需求，导致各个建筑需要的BIPV组件的规格尺寸各不相同，厚度更加千差万别，出于安全方面的考虑，国家建筑幕墙规范中规定，单片玻璃需大于5mm，这就导致BIPV组件的生产难度极大，不同型号的产品，需要反复调试参数，反复更改工艺方可成型。加之BIPV组件由双层玻璃组成，组件层压完成后，不可以进行二次返修，导致每批产品都有大量试验品产生，主要出现空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等一系列问题，现阶段为解决上述一系列质量问题，必须在BIPV组件出层压机后，进入高压釜，通过二次气压，才能将气泡赶出，将PVB进行二次融化，同时可通过填充PVB将空胶及边缘脱胶问题解决，但是这样大大地降低了组件的生产效率，增加了BIPV组件的生产时间，降低了成品率，提高了生产成本。
此外现阶段的BIPV组件的价格较高，很难在建筑市场大范围应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，以解决BIPV组件在进行层压后会有空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等问题而需二次层压，以及需要进入到高压釜进行气压而增加了生产成本和时间的问题，以减少部分组件在层压过程中出现空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化的可能性，保证BIPV组件的生产质量，减小生产时间，减小生产成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，所述BIPV组件包括依次叠放层压的下层钢化玻璃、下层热熔性胶膜、电池片连接组件、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃，下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜之间设置有与电池片连接组件相间设置的中间防汽泡粘接结构，沿下层钢化玻璃、下层热熔性胶膜、电池片连接组件、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃的四周设置有外侧防汽泡粘接结构；
所述BIPV组件封装的具体步骤为：
S1、在洁净的下层钢化玻璃上铺设下层热熔性胶膜；
S2、焊接电池片，采用焊带将多个电池片焊接成电池串；
S3、将电池串敷设在下层热熔性胶膜上，采用汇流带将各电池串按照正负正负的方式进行焊接，形成电池片连接组件；
S4、将多个PVB小块依次敷设到相邻两电池片之间，并使得PVB小块分别与电池片及焊带具有一定的间距；
将第一PVB粘接条敷设到相邻两电池串之间，并使得第一PVB粘接条与电池片具有一定的间距；
将两第二PVB粘接条分别敷设到最左端电池串的左侧以及最右端电池串的右侧，并使得第二PVB粘接条与电池片具有一定的间距；
PVB小块、第一PVB粘接条和第二PVB粘接条构成中间防汽泡粘接结构；
S5、在敷设有中间防汽泡粘接结构的电池片连接组件上方敷设上层热熔性胶膜，再在上层热熔性胶膜上敷设上层钢化玻璃；
S6、在敷设好的组件沿上层钢化玻璃和下层钢化玻璃边缘外侧套设第一PVB粘接框体；
S7、将步骤S6中敷设好的组件放入层压机，进行层压作业，总层压温度高于145℃，总时间大于30分钟，组件版型越大，厚度越大，层压的温度越高，时间越长；
层压后产品出层压机的温度与室外温度的差值在0℃～95℃的之间；
S8、将层压后的组件放置到安装设置在层压机的出料台上方的加热封装装置中进行固化封装；
S9、将完成封装后的BIPV组件单独放置在除湿间，并对除湿间内温度和湿度进行控制。
进一步优化技术方案，所述上层钢化玻璃和下层钢化玻璃的厚度分别大于5mm，下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜的厚度之和大于1.52mm。
进一步优化技术方案，所述步骤S4中，PVB小块与电池片之间的距离大于2mm；
第一PVB粘接条和第二PVB粘接条的长度与电池串的长度相同。
进一步优化技术方案，所述步骤S6中，在第一PVB粘接框体外侧套设第二PVB粘接框体，第一PVB粘接框体和第二PVB粘接框体构成用于增加玻璃四周的粘接力以避免由于玻璃的自然拱形以及电池片厚度引起的高度差而造成组件出现边缘开胶、气泡问题的外侧防汽泡粘接结构。
进一步优化技术方案，所述加热封装装置包括内部为空腔结构的加热腔体、设置在加热腔体内壁顶端呈线性排列有多列的红外线加热器以及设置在加热腔体内部用于探测BIPV组件各个点的层压温度以及检测加热腔体内的温度并将温度信号转换成热电动势信号的多个热电偶，红外线加热器的受控端连接设置有用于对红外线加热器进行PID远程控制并将红外线加热器的加热温度动态稳定控制在一定温度的PID远程控制器，热电偶的信号输出端连接于PID远程控制器的输入端。
进一步优化技术方案，所述加热腔体内设置有用于减少加热腔体内部热量损失以使红外线加热器产生的热量集中在红外线加热器正面的隔热材料；所述隔热材料为具有高反射或高散射的特殊隔热材料。
进一步优化技术方案，所述红外线加热器的安装面积大于层压的BIPV组件的面积。
进一步优化技术方案，所述红外线加热器的红外线波长大于BIPV组件的红外线波长。
进一步优化技术方案，所述PID远程控制器经过分析BIPV组件的尺寸、厚度及层压出料时的温度，来开启加热腔体内红外线加热器的数量，以得到BIPV组件需要的加热温度。
进一步优化技术方案，所述步骤S9中，除湿间的温度控制在25℃-30℃之间，相对湿度控制在60％RH以下。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明省掉了高压釜工序，简化了生产环节，当BIPV组件层压完毕后，迅速进入加热封装装置，完成用PVB的封装，无需进行二次气压，封装完成后的组件能够达到建筑幕墙的要求，大大地节约了生产时间，使得生产后的BIPV组件不会出现空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等问题，大大地提高了BIPV组件的生产效率及产品合格率，大大地降低了成本，使得BIPV组件在建筑上面的大范围应用成为可能，填补了行业空白。
本发明通过中间防汽泡粘接结构以及外侧防汽泡粘接结构的设置，增加了玻璃四周的粘接力，避免了由于玻璃的自然拱形以及电池片厚度引起的高度差而造成组件出现边缘的开胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等问题。
本发明将加热封装装置直接安装到层压机的的出料台上方，当BIPV组件层压完成后，组件进入到加热封装装置的内部，PID远程控制器经过分析BIPV组件的尺寸、厚度及层压出料时的温度，来开启加热腔体内红外线加热器的数量，以得到BIPV组件需要的加热温度。对红外线加热器进行模块化控制，达到均匀控温，当加热腔体的腔体内温度达到95℃以下时，BIPV组件就可成型出加热腔体腔体，进而大大地减小了BIPV组件的生产时间，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明BIPV组件敷设工艺图；
图2为本发明BIPV组件的分层图；
图3为本发明所述加热封装装置中加热腔体的俯视图；
图4为本发明所述加热封装装置的侧视图。
其中：1、上层钢化玻璃，2、电池片连接组件，21、电池片，22、焊带，23、汇流带，3、下层钢化玻璃，4、中间防汽泡粘接结构，41、PVB小块，42、第一PVB粘接条，43、第二PVB粘接条，5、外侧防汽泡粘接结构，51、第一PVB粘接框体，52、第二PVB粘接框体，6、加热封装装置，61、加热腔体，62、红外线加热器，63、热电偶，64、PID远程控制器。
具体实施方式
下面将结合具体发明对本发明进行进一步详细说明。
一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，结合图1至图4所示，BIPV组件包括依次叠放层压的下层钢化玻璃3、下层热熔性胶膜、电池片连接组件2、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃1，下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜之间设置有与电池片连接组件2相间设置的中间防汽泡粘接结构4，沿下层钢化玻璃3、下层热熔性胶膜、电池片连接组件2、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃1的四周设置有外侧防汽泡粘接结构5。
下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜为PVB\POE\EVA等，用于将下层钢化玻璃3、电池片连接组件2和上层钢化玻璃1粘接在一起。
本发明中上层钢化玻璃1和下层钢化玻璃3的厚度分别大于5mm，为了增加组件的粘接力，下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜的厚度之和大于1.52mm，以此来降低由于玻璃自身硬力而造成BIPV组件开胶的问题。
BIPV组件封装的具体步骤为：
S1、在洁净的下层钢化玻璃3上铺设下层热熔性胶膜。
S2、焊接电池片21，采用焊带22将多个电池片21焊接成电池串。
S3、将电池串敷设在下层热熔性胶膜上，采用汇流带23将各电池串按照正负正负的方式进行焊接，形成电池片连接组件2。
S4、将多个PVB小块41依次敷设到相邻两电池片21之间，并使得PVB小块41分别与电池片21及焊带22具有一定的间距，PVB小块41与电池片21之间的距离大于2mm。
将第一PVB粘接条42敷设到相邻两电池串之间，并使得第一PVB粘接条42与电池片21具有一定的间距，第一PVB粘接条42与电池片21之间的距离大于2mm。
将两第二PVB粘接条43分别敷设到最左端电池串的左侧以及最右端电池串的右侧，并使得第二PVB粘接条43与电池片21具有一定的间距，第二PVB粘接条43与电池片21之间的距离大于2mm。
第一PVB粘接条42和第二PVB粘接条43的长度与电池串的长度相同，进一步能够保证在进行层压过程中电池片间不会出现气泡。
PVB小块41、第一PVB粘接条42和第二PVB粘接条43构成中间防汽泡粘接结构4。
S5、在敷设有中间防汽泡粘接结构4的电池片连接组件2上方敷设上层热熔性胶膜，再在上层热熔性胶膜上敷设上层钢化玻璃1。上层钢化玻璃1和下层钢化玻璃3的宽度和长度均为50mm。
S6、在敷设好的组件沿上层钢化玻璃1和下层钢化玻璃3边缘外侧套设第一PVB粘接框体51，第一PVB粘接框体51的内部结构与上层钢化玻璃1和下层钢化玻璃3的外部结构相吻合，第一PVB粘接框体51与上层钢化玻璃1和下层钢化玻璃3紧密套装。
为了进一步加大玻璃四周的粘接力，在第一PVB粘接框体51外侧套设第二PVB粘接框体52。
第一PVB粘接框体51和第二PVB粘接框体52构成外侧防汽泡粘接结构5，外侧防汽泡粘接结构5用于增加玻璃四周的粘接力，以避免由于玻璃的自然拱形以及电池片厚度引起的高度差而造成组件出现边缘开胶、气泡、空胶等问题。
S7、将步骤S6中敷设好的组件放入层压机，进行层压作业，总的层压温度高于145℃，总时间大于30分钟，组件版型越大，厚度越大，层压的温度越高，时间越长。组件版面的不同，组件的层压参数定型为以下两种作为参考。具体以版面1000×1200为基准(生产中按照环境温度进行调整)。
层压后产品出层压机的温度与室外温度的差值在0℃～95℃的之间，不易产生空胶、气泡、边缘脱胶等质量问题。
S8、将层压后的组件放置到安装设置在层压机的出料台上方的加热封装装置6中进行固化封装。
S9、由于封装后的BIPV组件的内部为热熔性胶膜PVB，热熔性胶膜的内部分子结构原因，性质不稳定，所以将完成封装后的BIPV组件单独放置在除湿间，并对除湿间内温度和湿度进行控制。除湿间的温度控制在25℃-30℃之间，相对湿度控制在60％RH以下。
在步骤S8中的加热封装装置6包括加热腔体61、红外线加热器62、热电偶63和PID远程控制器64，结合图3和图4所示。
加热腔体61的外壳由铁铸造成型，加热腔体61的内部为空腔结构。加热腔体61内设置有隔热材料，隔热材料用于减少加热腔体61内部热量损失，以使红外线加热器62产生的热量集中在红外线加热器62正面。隔热材料为具有高反射或高散射的特殊隔热材料。
红外线加热器62设置在加热腔体61内壁顶端，呈线性排列有多列，红外线加热器62的设置能够使得热量以红外线的形式辐射BIPV组件表面。
红外线加热器62的安装面积大于层压的BIPV组件的面积，保证大部分的入射红外光能够辐射到BIPV组件的表面，保证BIPV组件表面的受热均匀性。
红外线加热器62的红外线波长大于所需层压BIPV组件的红外线波长，保证大部分入射的红外线能够辐射透过BIPV组件。因为在BIPV组件的各个点的单位体积的吸收能力几乎是相同的，所以实现对BIPV组件整体的均匀加热。
热电偶63设置有多个，设置在加热腔体61内部，用于探测BIPV组件各个点的层压温度以及检测加热腔体61内的温度，并将温度信号转换成热电动势信号。热电偶63能够精确控制到单块组件，热电偶63的信号输出端连接于PID远程控制器64的输入端。。
PID远程控制器64用于对红外线加热器62进行PID远程控制，并将红外线加热器62的加热温度动态稳定控制在一定温度，温室可精确到±1℃，能够通过精确分析得出层压机内部BIPV组件的层压温度，本发明中PID远程控制器64的型号可选择CNi3222-C24型号。红外线加热器62的受控端连接于PID远程控制器64输出端，PID远程控制器64能够控制红外线加热器62开启和关闭的数量，来得到组件想要的温度。
将加热封装装置6直接安装到层压机的的出料台上方，当BIPV组件层压完成后，组件进入到加热封装装置6的内部，PID远程控制器64经过分析BIPV组件的尺寸、厚度及层压出料时的温度，来开启加热腔体61内红外线加热器62的数量，以得到BIPV组件需要的加热温度。对红外线加热器62进行模块化控制，达到均匀控温，当加热腔体61的腔体内温度达到95℃以下时，BIPV组件就可成型出加热腔体腔体。
本发明省掉了高压釜工序，当BIPV组件层压完毕后，迅速进入加热封装装置6，完成用PVB的封装，无需进行二次气压，封装完成后的组件能够达到建筑幕墙的要求，大大地节约了生产时间，提高了BIPV组件的生产效率，降低了生产成本。
Claims (10)
1.一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述BIPV组件包括依次叠放层压的下层钢化玻璃(3)、下层热熔性胶膜、电池片连接组件(2)、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃(1)，下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜之间设置有与电池片连接组件(2)相间设置的中间防汽泡粘接结构(4)，沿下层钢化玻璃(3)、下层热熔性胶膜、电池片连接组件(2)、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃(1)的四周设置有外侧防汽泡粘接结构(5)；
所述BIPV组件封装的具体步骤为：
S1、在洁净的下层钢化玻璃(3)上铺设下层热熔性胶膜；
S2、焊接电池片(21)，采用焊带(22)将多个电池片(21)焊接成电池串；
S3、将电池串敷设在下层热熔性胶膜上，采用汇流带(23)将各电池串按照正负正负的方式进行焊接，形成电池片连接组件(2)；
S4、将多个PVB小块(41)依次敷设到相邻两电池片(21)之间，并使得PVB小块（ 41） 与电池片（ 21） 之间的距离大于2mm；
将第一PVB粘接条(42)敷设到相邻两电池串之间，并使得第一PVB粘接条（ 42） 与电池片（ 21） 之间的距离大于2mm；
将两第二PVB粘接条(43)分别敷设到最左端电池串的左侧以及最右端电池串的右侧，并使得第二PVB粘接条（ 43） 与电池片（ 21） 之间的距离大于2mm；
PVB小块(41)、第一PVB粘接条(42)和第二PVB粘接条(43)构成中间防汽泡粘接结构(4)；
S5、在敷设有中间防汽泡粘接结构(4)的电池片连接组件(2)上方敷设上层热熔性胶膜，再在上层热熔性胶膜上敷设上层钢化玻璃(1)；
S6、在敷设好的组件沿上层钢化玻璃(1)和下层钢化玻璃(3)边缘外侧套设第一PVB粘接框体(51)；
S7、将步骤S6中敷设好的组件放入层压机，进行层压作业，总层压温度高于145℃，总时间大于30分钟，组件版型越大，厚度越大，层压的温度越高，时间越长；
层压后产品出层压机的温度与室外温度的差值在0℃～95℃的之间；
S8、将层压后的组件放置到安装设置在层压机的出料台上方的加热封装装置(6)中进行固化封装；
S9、将完成封装后的BIPV组件单独放置在除湿间，并对除湿间内温度和湿度进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述上层钢化玻璃(1)和下层钢化玻璃(3)的厚度分别大于5mm，下层热熔性胶膜和上层热熔性胶膜的厚度之和大于1.52mm。
3.根据权利要求1所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述步骤S4中，PVB小块(41)与电池片(21)之间的距离大于2mm；
第一PVB粘接条(42)和第二PVB粘接条(43)的长度与电池串的长度相同。
4.根据权利要求1所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述步骤S6中，在第一PVB粘接框体(51)外侧套设第二PVB粘接框体(52)，第一PVB粘接框体(51)和第二PVB粘接框体(52)构成用于增加玻璃四周的粘接力以避免由于玻璃的自然拱形以及电池片厚度引起的高度差而造成组件出现边缘开胶、气泡问题的外侧防汽泡粘接结构(5)。
5.根据权利要求1所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述加热封装装置(6)包括内部为空腔结构的加热腔体(61)、设置在加热腔体(61)内壁顶端呈线性排列有多列的红外线加热器(62)以及设置在加热腔体(61)内部用于探测BIPV组件各个点的层压温度以及检测加热腔体(61)内的温度并将温度信号转换成热电动势信号的多个热电偶(63)，红外线加热器(62)的受控端连接设置有用于对红外线加热器(62)进行PID远程控制并将红外线加热器(62)的加热温度动态稳定控制在一定温度的PID远程控制器(64)，热电偶(63)的信号输出端连接于PID远程控制器(64)的输入端。
6.根据权利要求5所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述加热腔体(61)内设置有用于减少加热腔体(61)内部热量损失以使红外线加热器(62)产生的热量集中在红外线加热器(62)正面的隔热材料；所述隔热材料为具有高反射或高散射的特殊隔热材料。
7.根据权利要求5所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述红外线加热器(62)的安装面积大于层压的BIPV组件的面积。
8.根据权利要求5所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述红外线加热器(62)的红外线波长大于BIPV组件的红外线波长。
9.根据权利要求5所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述PID远程控制器(64)经过分析BIPV组件的尺寸、厚度及层压出料时的温度，来开启加热腔体(61)内红外线加热器(62)的数量，以得到BIPV组件需要的加热温度。
10.根据权利要求1所述的一种用PVB封装生产BIPV组件的方法，其特征在于：所述步骤S9中，除湿间的温度控制在25℃-30℃之间，相对湿度控制在60％RH以下。
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