CN206254607U - 一种三腔室太阳电池组件层压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三腔室太阳电池组件层压机，包括依次设置的进料台、热压段、冷压段、出料台和电气控制系统；进料台、热压段、冷压段和出料台通过传输装置实现加电池组件传送；热压段的主体为密封腔体，其内部设有工作台，冷压段的主体为密封腔体，其内部设有工作台，热压段包括热压一段和热压二段，热压一段、热压二段和冷压段分别设置有独立的真空装置，冷压装置设置有冷却循环装置，热压一段、热压二段分别设置有独立的加热装置；采用本实用新型结构的层压机，可更灵活地安排工艺，可适应不同电池组件的生产，效率高，可适用不同太阳能电池组件产品。

Description

一种三腔室太阳电池组件层压机

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池组件加工设备技术领域，特别涉及一种三腔室太阳电池组件层压机。

背景技术

太阳电池组件层压机是一种将互联好的太阳能电池和封装材料进行真空热压成型的机器或设备。钢化玻璃、胶膜、太阳能电池组和背板按一定顺序叠层，进入层压机腔室内，通过抽真空、加热、加压、固化、冷却等工序形成一整块太阳能电池组件，即完成层压作业。层压机是组件封装的关键设备之一。

随着国内太阳能电池组件的生产技术快速发展，规模不断扩大，而且有更多新产品出现，如双玻组件，薄膜组件。产品的规模化生产对层压机设备的要求也越来越高，不但要求层压机有高可靠性，还要求有更高的生产效率和自动化水平。为适应生产要求，可用于自动流水线作业的层压机由原来的单腔室层压机向双腔室、多层和三腔室层压机发展。目前，三腔室层压机的应用逐渐增多，一般的设计是在原来双腔室层压机的基础上增加了冷压腔，其优点是生产效率提高，大大减少了组件在环境空气中冷却而产生气泡和胶联缺陷的几率。但所使用的设备也存在不足和问题，如将三个层压腔室的输送系统设计成一套传动，只有三个上腔室同时打开，传输带才能运行，使对各工艺段的时间参数利用不够灵活；增加了冷压腔后设备长度增大，设备过长使在部分生产厂房使用受到局限；设备复杂程度增加，机械和控制系统的故障率增加，维护时间加长等。很多设备厂商更多注重于设备机械结构的研发，对生产工艺的研发较不足，对新产品的工艺适应性不够。机械研发除保证强度要求外还要实现工艺计算中的传热与时间的要求；在设备复杂程度加大后，设备控制系统水平需提高，减少设备维护时间是必要的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术层压机热压一段、热压二段及冷压段共同使用同一套传输装置、热压段共用同一加热装置，热压段和冷压段共用真空装置，只有三个上腔室同时打开，传输带才能运行，使得工作效率低下、层压机不能适应多品种电池组件层压的需要的不足，提供一种三腔室太阳电池组件层压机。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

一种三腔室太阳电池组件层压机，包括依次设置的进料台、热压段、冷压段、出料台和电气控制系统；进料台、热压段、冷压段和出料台通过传输装置实现加电池组件传送；热压段主体为密封腔体，由上箱体和下箱体组成，在下箱体内设置有工作台用以支撑电池组件，热压段设有对密封腔体抽真的真空装置和对电池组件加热的加热装置；冷压段主体为密封腔体，由上箱体和下箱体组成，在下箱体内设置有工作台用以支撑电池组件，冷压段设置有对其密封腔体抽真空的真空装置和对电池组件冷却的冷却循环装置；电气控制系统与传输装置、真空装置、加热装置和冷却循环装置相连接；所述热压段包括热压一段和热压二段，热压一段和热压二段分别设有真空装置和加热装置，热压一段和热压二段、冷却段的真空装置独立设置，热压一段和热压二段的加热装置独立设置；

所述加热装置包括加热器、热油泵、过滤器、膨胀油槽和加热板，加热器、热油泵、过滤器和加热板依次组成串联油路，膨胀油槽的一端与加热器的出油口处的油路相连接，膨胀油槽的另一端设置在热油泵和过滤器之间的油路上，加热装置通过加热器对热压段的工作台加热；

所述冷却循环装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器和冷却板，压缩机、冷凝器、蒸发器组成串联回路，蒸发器和冷却板组成串联回路，冷凝器、蒸发器之间的串联回路上设置有干燥过滤器和膨胀阀，膨胀阀与蒸发器出口处的串联回路相连接，蒸发器和冷却板之间串联回路中，冷却板进口处的串联回路上设有水泵，冷却板出口处的串联回路上设有过滤器；

所述热压一段的传输装置、热压二段的传输装置以及冷压段的传输装置均为电池组件传送装置（11），热压一段和热压二段共用电池组件传送装置，冷压段设置有独立的电池组件传送装置；

在上箱体设置有循环布传送装置，当上箱体和下箱体闭合时，循环布覆盖在电池组件上；

电池组件传送装置和循环布传送装置均由传送带、拉杆和两链条循环传动装置组成，循环传动链分别设置在工作台的两侧，传送带的端部由拉杆固定，拉杆的两端分别与对应侧的循环传动链固定连接，由循环布作为冷压段的传送带；

循环布传送装置的一侧齿轮与电池组件传送装置的同侧齿轮啮合传动连接；

所述出料台由三个带传送装置二、多层升降平台（44）及升降多层升降平台的升降装置组成，每个带传送装置二的传送带二平齐相隔一段距离设置，多层升降装置包括升降架（43）和丝杆传动装置，多层升降平台设置在升降架内，多层升降平台通过滑轨和滑块与升降架滑动连接，丝杆传动装置与升降平台螺纹连接，由电机驱动丝杆转动从而带动升降平台沿滑块升降，传送带二与热压段和冷压段的工作台位于同一传输平面上；

升降架上设置有滑块，多层升降平台的与滑块位置相对应处设置有直线滑槽 ，实现多层升降平台通过滑轨和滑块与升降架滑动连接；

所述真空装置包括设置在上箱体内的上真空室、设置在下箱体内的下真空室、真空泵和控制单元；上真空室通过上室真空阀与真空泵相连接，两者之间设有上充气阀；下真空室通过下室真空阀与真空泵相连接，两者之间设有下充气阀；上真空室和下真空室之间并联有手动充气阀；真空泵与上真空室和上真空室连接的回路上并联有安全充气阀；下真空室设有真空检测单元和下室真空度表；上室真空阀、下室真空阀、上充气阀、下充气阀、安全充气阀、真空检测单元和下室真空度表分别与控制单元控制连接。

采用以上技术方案的有益效果是：由于热压一段、热压二段和冷却段分别设置有独立的真空装置，因此可分别由各自的真空装置加热，热压一段和热压二段分别独立设置有冷却装置，因此可以分别由各自的冷却装置对电池组件进行冷却，本实用新型结构的三腔室太阳电池组件层压机能够灵活地适应不同种类组件的层压工艺变化。对于较难层压的双玻组件和薄膜组件，通过改变三个层压腔的作业参数组合来最大化减少层压缺陷，成品合格率比普通层压机提高10%以上。

进料台、冷压段、出料台设置单独的传输系统，对于自动流水作业时，当进料台上的电池组件完全传送到热压一段后，进料台可单独动作，进行与上游设备对接作业；当热压一段的层压时间大于热压二段的层压时间时，热压二段上腔室可提前打开，实现环境空气对电池组件的冷却；当冷压段的层压时间小于热压一段或热压二段的层压时间时，冷压段上腔室可提前打开，并将电池组件依次传送到出料台；出料台可根据下游设备的状态随时完成与下游设备的对接作业。这样即是有效缩短了工艺时间，提高工作效率。

出料台采用堆栈式结构，设备总长度缩短，尤其对于有效层压尺寸中长度越大的层压机，效果越明显。

附图说明

图1是本实用新型实施例结构层压机的俯视图；

图2是本实用新型实施例层压机组成及传动系统示意图；

图3是本实用新型热压段加热装置实施例结构示意图；

图4是本实用新型冷压段冷却循环装置实施例结构示意图；

图5是本实用新型真空装置实施例原理图；

图6是本实用新型出料台实施例结构示意图。

其中，1--进料台、2--热压段、3--冷压段、4--出料台、5--电气控制系统、6--工作台、7--电池组件、8--上箱体、9--驱动电机；10--输送带一；11-电池组件传送装置 12-循环布传送装置 231--传送带 232-拉杆

21--热压一段、22--热压二段；

41--出料支架、42--传送带二、43--多层升降台、44--升降台支架、45--伺服电机、46--丝杆、47--滑块、48--直线滑槽 ；

60-加热装置 61--加热器、62--热油泵、63--过滤器、64--膨胀油槽、65--加热板、66--膨胀油槽；

70-冷却循环装置 71--压缩机、72--冷凝器、73--蒸发器、74--冷却板、75--干燥过滤器、76--膨胀阀、77--水泵；

80-真空装置 81--上真空室、82--下真空室、83--真空泵、84--控制单元、811-上室真空阀、821--下室真空阀、812--上充气阀、822--下充气阀、85--安全充气阀、86--真空检测单元、87--下室真空度表、88--手动充气阀。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

图1和图2出示本实用新型的具体实施方式：本实用新型结构的三腔室太阳电池组件层压机，包括依次设置的进料台1、热压段2、冷压段3、出料台4和电气控制系统5；进料台1、热压段2、冷压段3和出料台4通过传输装置实现加电池组件传送；热压段2的主体部分包括由上箱体和下箱体组成的密封腔体，在密封腔体内部设置有加热工作台6，由加热装置60对加热工作台6进行加热，由真空装置80对密封腔体抽真空，对电池组件进行热压；冷压段3的主体同样包括由上箱体和下箱体组成的密封腔体，密封腔体内设置有冷压工作台6，由真空装置80对密封腔体抽真空，由冷却循环装置70对冷却工作台6冷却，从而实现对电池组件的冷压；电气控制系统5与传输装置、真空装置80、加热装置60和冷却循环装置相连接。在热压段及冷压段的下箱体均设置有电池组件传输装置，电池组件传输装置由循环传送链和循环传送带组成，在工作台的两侧分别设置一循环传送链，循环传送带通过拉杆的两端与两传送带相连接，由循环传送带231接受进料台传来的电池组件，将电池组件传送到工作台的上方，层压时，循环传送带覆盖在工作台的上方，层压完毕，再由循环传送带231将电池组件传送到下道工序。

本实用新型中热压段2包括热压一段21和热压二段22，热压一段21和热压二段22分别设有真空装置和加热装置，也就是在本实用新型中冷压工作腔、热压一段工作腔、热压二段工作腔分别由独立的加热装置加热或制冷，由分别独立的真空装置进行抽真空。

如图3所示，优选采用如下结构的加热装置60，它包括加热器61、热油泵62、过滤器63、膨胀油槽64和加热板65，加热器61、热油泵62、过滤器63和加热板65依次组成串联油路，膨胀油槽64设置排气口并通过管路与加热器的出油口油路连接，以排出加热过程产生的蒸汽，膨胀油槽64的另一路管道连接在热油泵62和过滤器63之间的油路上。加热装置通过加热器61对热压段工作台6加热。

如图4所示，优选采用如下结构的冷却循环装置7，它包括压缩机71、冷凝器72、蒸发器73和冷却板74，压缩机71、冷凝器72、蒸发器73组成串联回路，蒸发器73和冷却板74组成串联回路，冷凝器72、蒸发器73之间的串联回路上设置有干燥过滤器75和膨胀阀76，膨胀阀76与蒸发器73出口处的串联回路相连接，蒸发器73和冷却板74之间串联回路中，冷却板74进口处的串联回路上设有水泵77，冷却板74出口处的串联回路上设有过滤器63。冷却循环装置通过冷却板74对冷压段工作台6进行加热。

如图5所示，真空装置优选采用如下结构， 它包括位于上箱体8内的上真空室81、位于下箱体内的下真空室82、真空泵83和控制单元84；上真空室81通过上室真空阀811与真空泵83相连接，两者之间设有上充气阀812；下真空室82通过下室真空阀821与真空泵83相连接，两者之间设有下充气阀822；上真空室81和下真空室82之间并联有手动充气阀88；真空泵83与上真空室81和上真空室81连接的回路上并联有安全充气阀85；下真空室82设有真空检测单元86和下室真空度表87；上室真空阀811、下室真空阀821、上充气阀812、下充气阀822、安全充气阀85、真空检测单元86和下室真空度表87分别与控制单元84控制连接。

图6所示，本实用新型优选采用如下结构的出料台4包括出料支架41、传送带二42、多层升降台43和升降台支架44，传送带二42设有三个，水平设置在出料支架41上，每个传送带二42由独立的驱动电机9驱动，升降台支架44竖直向上设置在出料支架41上，升降台支架44的上方设置有丝杆46，顶部设有伺服电机45，伺服电机45与丝杆46相连接，多层升降台43相对于升降台支架44滑动连接，多层升降台43相对于丝杆46螺纹连接，所述多层升降架43两侧安装滑块47，与滑轨48的位置对应并配合，多层升降台43的多层架位置与相邻的传送带二42的对接位置适应，防止升降台升降时受阻。

本实用新型中进料台、冷压段、出料台都配有独立的传输系统的优越性在于：进料台上的电池组件从输送带一10完全传送到热压一段后，进料台可单独动作，进行与上游设备对接作业，冷压段的层压时间小于热压一段或热压二段的层压时间时，冷压段上腔室可提前打开，将电池组件依次传送到出料台，出料台可根据下游设备的状态随时完成与下游设备的对接传输作业。在设计时一般将冷压段冷却站的制冷功率选择稍大于组件在热压时接受的热功率，使冷却时间缩短，冷压段可提前出料，缩短整体工艺时间，提高效率。

热压一段和热压二段分别配置独立的加热系统，一般采用循环导热油炉加热方式，如图3所示，加热器内的电加热管将导热油加热到所需温度，经过热油泵使导热油在加热器和加热板之间循环。因导热油的热胀冷缩，需设置膨胀槽，避免油体积膨胀对系统造成破坏或爆炸。

如图4所示，冷压段配有完整的冷却循环装置，冷却循环装置由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀和蒸发器等组成，通过水泵将冷却水在蒸发器和冷却板之间循环，电池组件释放的热量最终通过接入冷凝器的冷却循环水带走。该系统工作效率高，温度控制简单可靠，冷却板采用铝制或钢制中空双管路循环设计，确保热交换效果。

热压一段、热压二段和冷压段分别配置独立的真空装置，系统原理图如图5所示，热压一段、热压二段和冷压段的真空装置配有相同的阀组和压力检测装置。但是根据大多数组件层压的工艺特性，胶膜在融化初期会产生大量挥发气体，易产生气泡，需要热压一段抽真空速度快，极限真空度高，热压二段次之，冷压段时组件基本成型，对真空抽速和真空度要求都不高，因此三段可配置不同抽速和极限真空度的真空泵，在热压一段配置大功率高抽速高极限真空度的真空泵，或采用罗茨泵和高真空泵组合的方式。以上设备的配置方式更适合双玻组件和薄膜组件，因为玻璃背板有不平度和弯曲度，比TPT背板更容易产生气泡或胶联缺陷，三段式层压机通过调整热压一段、热压二段和冷压段的层压参数组合来消除层压缺陷，更易找到高成品率工艺参数区，玻璃背板的面积越大，此设计的优越性越明显。

随着设备制造技术的提高以及组件生产商对高产量的追求，大层压面积的层压机得以应用和推广，尤其是对有效层压长度的不断增大，原来的层压机有效层压长度一般在3到4米之间，现在已发展到有效层压长度5米以上，对于三腔室层压机总长度会更长，常常受到厂房的局限。

本实用新型为解决此矛盾，将出料台设计成多层堆栈结构，如附图6所示。传送带二42分成三段，安装于出料台架体上，可由三个传动电机驱动，伺服电机驱动丝杠旋转，带动多层升降平台做上下运动，当冷压段出料而下游设备无法及时接料时，出料台可将电池组件存储在多层升降平台上，下游设备允许出料时再依次传出，多层升降平台的存储层数大于等于层压腔室一次可层压的电池组件数量。此设计对于有效层压长度5米以上的层压机，可比常规设计减少3米以上的占地空间。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种三腔室太阳电池组件层压机，包括依次设置的进料台、热压段、冷压段、出料台和电气控制系统；进料台、热压段、冷压段和出料台通过传输装置实现加电池组件传送；热压段主体为密封腔体，由上箱体和下箱体组成，在下箱体内设置有工作台用以支撑电池组件，热压段设有对密封腔体抽真的真空装置和对电池组件加热的加热装置；冷压段主体为密封腔体，由上箱体和下箱体组成，在下箱体内设置有工作台用以支撑电池组件，冷压段设置有对其密封腔体抽真空的真空装置和对电池组件冷却的冷却循环装置；电气控制系统与传输装置、真空装置、加热装置和冷却循环装置相连接；其特征在于，所述热压段包括热压一段和热压二段，热压一段和热压二段分别设有真空装置和加热装置，热压一段和热压二段、冷却段的真空装置独立设置，热压一段和热压二段的加热装置独立设置。

2.根据权利要求1所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，所述加热装置包括加热器、热油泵、过滤器、膨胀油槽和加热板，加热器、热油泵、过滤器和加热板依次组成串联油路，膨胀油槽的一端与加热器的出油口处的油路相连接，膨胀油槽的另一端设置在热油泵和过滤器之间的油路上，加热装置通过加热器对热压段的工作台加热。

3.根据权利要求1所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，所述冷却循环装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器和冷却板，压缩机、冷凝器、蒸发器组成串联回路，蒸发器和冷却板组成串联回路，冷凝器、蒸发器之间的串联回路上设置有干燥过滤器和膨胀阀，膨胀阀与蒸发器出口处的串联回路相连接，蒸发器和冷却板之间串联回路中，冷却板进口处的串联回路上设有水泵，冷却板出口处的串联回路上设有过滤器。

4.根据权利要求2或3所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，所述热压一段的传输装置、热压二段的传输装置以及冷压段的传输装置均为电池组件传送装置（11），热压一段和热压二段共用电池组件传送装置，冷压段设置有独立的电池组件传送装置。

5.根据权利要求4所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，在上箱体设置有循环布传送装置，当上箱体和下箱体闭合时，循环布覆盖在电池组件上。

6.根据权利要求4所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，电池组件传送装置和循环布传送装置均由传送带、拉杆和两链条循环传动装置组成，循环传动链分别设置在工作台的两侧，传送带的端部由拉杆固定，拉杆的两端分别与对应侧的循环传动链固定连接，由循环布作为冷压段的传送带。

7.根据权利要求6所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，循环布传送装置的一侧齿轮与电池组件传送装置的同侧齿轮啮合传动连接。

8.根据权利要求1所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，所述出料台由三个带传送装置二、多层升降平台（44）及升降多层升降平台的升降装置组成，每个带传送装置二的传送带二平齐相隔一段距离设置，多层升降装置包括升降架（43）和丝杆传动装置，多层升降平台设置在升降架内，多层升降平台通过滑轨和滑块与升降架滑动连接，丝杆传动装置与升降平台螺纹连接，由电机驱动丝杆转动从而带动升降平台沿滑块升降，传送带二与热压段和冷压段的工作台位于同一传输平面上。

9.根据权利要求1所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，升降架上设置有滑块，多层升降平台的与滑块位置相对应处设置有直线滑槽 ，实现多层升降平台通过滑轨和滑块与升降架滑动连接。

10.根据权利要求1所述的一种三腔室太阳电池组件层压机，其特征在于，所述真空装置包括设置在上箱体内的上真空室、设置在下箱体内的下真空室、真空泵和控制单元；上真空室通过上室真空阀与真空泵相连接，两者之间设有上充气阀；下真空室通过下室真空阀与真空泵相连接，两者之间设有下充气阀；

上真空室和下真空室之间并联有手动充气阀；真空泵与上真空室和上真空室连接的回路上并联有安全充气阀；下真空室设有真空检测单元和下室真空度表；上室真空阀、下室真空阀、上充气阀、下充气阀、安全充气阀、真空检测单元和下室真空度表分别与控制单元控制连接。