CN213181200U - 一种光伏组件粘结强度测试工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏组件粘结强度测试工装，其属于光伏电池技术领域，该光伏组件粘结强度测试工装包括：拉力试验机，包括拉头；连接件，所述连接件的一端与所述拉头铰接；测试片，所述测试片为轴对称结构，且所述测试片的相对其对称轴对称设置的两侧边的延伸线之间存在夹角，所述连接件的另一端与所述测试片靠近所述夹角的一端铰接；所述测试片被配置为：胶粘于光伏组件的待测界面；所述拉力试验机被配置为：所述拉头拉动所述连接件，以将所述测试片剥离所述待测界面。本实用新型能够对光伏组件的粘结强度进行测试和评估。

Description

一种光伏组件粘结强度测试工装

技术领域

本实用新型涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种光伏组件粘结强度测试工装。

背景技术

在太阳能电池片制作完成后，单体太阳能电池片不能直接做电源使用，作电源必须将若干单体电池片通过串、并联的方式连接并严密封装成光伏组件。光伏组件包括层压件和光伏组件边框。层压件包括依次设置的玻璃前板、高透封装胶膜、电池片串、高阻封装胶膜和背板。玻璃前板、高透封装胶膜、电池片串、高阻封装胶膜和背板经过层压机层压后形成层压件。

光伏组件需要在户外使用25年以上，光伏组件的层压件的粘结强度对产品的稳定性和质量有比较大的影响。若粘结强度不合格，容易出现粘结失效的技术问题，而粘结失效往往会带来分层问题，导致光伏组件功率下降，存在一定的安全隐患。

因此，需要对光伏组件的粘结强度进行测试，以评估光伏组件的粘结强度是否合格。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光伏组件粘结强度测试工装，能够对光伏组件的粘结强度进行测试和评估。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种光伏组件粘结强度测试工装，包括：

拉力试验机，包括拉头；

连接件，所述连接件的一端与所述拉头铰接；

测试片，所述测试片为轴对称结构，且所述测试片的相对其对称轴对称设置的两侧边的延伸线之间存在夹角，所述连接件的另一端与所述测试片靠近所述夹角的一端铰接；

所述测试片被配置为：胶粘于光伏组件的待测界面；所述拉力试验机被配置为：所述拉头拉动所述连接件，以将所述测试片剥离所述待测界面。

可选地，所述连接件与所述测试片的连接处位于所述测试片的对称轴上。

可选地，所述测试片为梯形板或者三角形板。

可选地，所述测试片的与所述待测界面粘结的一面通过电晕处理形成表面粗糙层。

可选地，所述测试片靠近所述夹角的一端设有连接片，所述连接件与所述连接片铰接。

可选地，所述光伏组件粘结强度测试工装还包括第一铰接结构，所述第一铰接结构包括：

第一铰接座，固设于所述连接片上；

第一转轴，设于所述第一铰接座上；

所述连接件的下端与所述第一转轴连接，所述第一转轴至少与所述第一铰接座和所述连接件中的一个可转动连接。

可选地，所述光伏组件粘结强度测试工装还包括第二铰接结构，所述第二铰接结构包括：

第二铰接座，固设于所述拉头上；

第二转轴，设于所述第二铰接座上；

所述连接件的上端与所述第二转轴连接，所述第二转轴至少与所述第二铰接座和所述连接件中的一个可转动连接。

可选地，所述测试片由轻质硬质合金制成。

可选地，所述测试片通过胶粘剂胶粘于所述待测界面。

可选地，所述夹角为锐角。

本实用新型提出的光伏组件粘结强度测试工装，通过拉力试验机读取拉力试验机所承受的载荷和拉头的位移，测量得到测试片的夹角的数值和剥离长度，根据剥离能量计算公式计算得到待测界面的剥离能量，并对待测界面的粘结强度进行评估。

测试片为轴对称结构，且测试片的相对其对称轴对称设置的两边的延伸线之间存在夹角，使得测试片靠近夹角的一端相对另一端为尖端，由于剥离是从截面的边缘开始，尖端的设置便于剥离试验的顺利进行。且测试片为轴对称结构，便于测量剥离长度。

在将测试片从待测界面剥离时，测试片与待测界面之间的夹角从无到有并逐渐增大，拉头逐渐上移，连接件和测试片连接的一端与拉头之间的水平距离逐渐增大，连接件的两端分别与拉力试验机和测试片铰接，使得连接件能够适应拉头与测试片的尖端的距离变化，保证剥离试验的顺利进行。

本实用新型提出的光伏组件粘结强度测试工装的测试片粘结于光伏组件的电池片上时，还能够对光伏组件的电池片进行取样，以便对电池片进行表征分析。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的测试片的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的光伏组件粘结强度测试工装的部分结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的光伏组件粘结强度测试工装在进行测试时的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的测试片的俯视图。

图中：

1、拉力试验机；11、拉头；111、第二铰接座；112、第二转轴；12、横梁； 13、试验台；

2、连接件；

3、测试片；31、连接片；311、第一铰接座；312、第一转轴。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了能够对光伏组件的粘结强度进行准确评估，本实施例提供一种光伏组件粘结强度测试工装。具体地，光伏组件粘结强度测试工装对层压件的粘结强度进行评估。

参见图1-图3，光伏组件粘结强度测试工装包括拉力试验机1、连接件2和测试片3。

拉力试验机1包括拉头11；连接件2的一端与拉头11铰接；测试片3为轴对称结构，且测试片3的相对其对称轴对称设置的两侧边的延伸线之间存在夹角，连接件2的另一端与测试片3靠近夹角的一端铰接；测试片3被配置为：胶粘于光伏组件的待测界面；拉力试验机1被配置为：拉头11拉动连接件2，以将测试片3剥离待测界面。

本实施例提供的光伏组件粘结强度测试工装，在对光伏组件的待测界面的粘结强度进行测试时，将测试片3胶粘于光伏组件的待测界面，启动拉力试验机1，拉头11拉动连接件2，进而将测试片剥离待测界面。根据剥离能量计算公式计算得到剥离能量，然后与光伏组件界面的标准剥离能量进行比较，以评估待测界面的粘结强度是否合格。若计算得到的剥离能量低于标准剥离能量，则说明该待测界面的粘结强度不合格。

测试人员在对待测界面测试前，通过大量的试验获得试验数据，并通过数学分析建立标准剥离能量数学模型，标准剥离能量数学模型中包括层压件的各个界面的标准剥离能量。

剥离能量Gc的计算公式为：

其中，F为拉力试验机1所承受的载荷；θ为测试片3的相对其对称轴对称设置的两边的延伸线之间的夹角；a_f为剥离长度，该剥离长度为测试片3被剥离的部分的对称轴与测试片3重合部分的长度；△_f为拉头11在竖直方向上的位移。

具体地，参见图4，图4中直线m表示测试片3的对称轴，测试片3的相对对称轴m对称设置的两侧边的延伸线之间的夹角为θ；线段s表示测试片3被剥离的部分和未被剥离部分的分界线，以图4所示方位描述，测试片3位于线段s上方的部分为被剥离的部分，测试片3位于线段s下方的部分为未被剥离的部分(即测试片3位于线段s下方的部分依旧粘结于待测界面)，则剥离长度为a_f。图4所示的测试片3为等腰梯形板，则通过测量被剥离部分的测试片3 的高即可得到剥离长度。具体地，参见图3，拉力试验机1，即万能材料试验机，其拉头11设于横梁12上，横梁12能够沿竖直方向往复运动，进而带动拉头11 沿竖直方向往复运动，进行测试时，将待测的光伏组件通过夹具固定于试验台 13上。

本实施例中，拉力试验机1拉动测试片3时所承受的载荷F能够从拉力试验机1上读取，横梁12的位移也能够从拉力试验机1中读取，此为现有技术中拉力试验机的功能，在此不进行过多介绍。横梁12的位移即为拉头11的位移△_f。

本实施例提供的光伏组件粘结强度测试工装，通过拉力试验机1读取拉力试验机1所承受的载荷和拉头11的位移，测量得到夹角的数值和剥离长度，进而计算得到待测界面的剥离能量，并对待测界面的粘结强度进行评估。

本实施例中，测试片3为轴对称结构，且测试片3的相对其对称轴对称设置的两边的延伸线之间存在夹角，使得测试片3靠近夹角的一端相对另一端为尖端，由于剥离是从截面的边缘开始，尖端的设置便于剥离试验的顺利进行。且测试片3为轴对称结构，便于测量剥离长度。

本实施例中，在将测试片3从待测界面剥离时，测试片3与待测界面之间的夹角从无到有并逐渐增大，拉头11逐渐上移，连接件2和测试片3连接的一端与拉头11之间的水平距离逐渐增大，连接件2的两端分别与拉力试验机1和测试片3铰接，使得连接件2能够适应拉头11与测试片3的尖端的距离变化，保证剥离试验的顺利进行。

优选地，连接件2与测试片3的连接处位于测试片3的对称轴上。以使得被剥离的部分测试片3能够相对该对称轴对称，进而使得剥离长度的测量更贴合实际，使得测试结果更加准确。

可选地，测试片3为梯形板或者三角形板。优选地，测试片3为等腰梯形板或者等腰三角形板。如此，通过测量被剥离的部分测试片3的高，即可得到剥离长度。

优选地，本实施例中，夹角为锐角。如此，尖端更为尖锐，测试片3的边缘更容易被剥离，进而使得测试片3能够顺利剥离。可选地，本实施例中，夹角为10°到45°。具体地，本实施例中，夹角为20°。

进一步地，测试片3靠近夹角的一端设有连接片31，连接件2与连接片31 铰接。将连接件2与连接片31铰接，避免连接件2直接与测试片3铰接后影响铰接处的测试片3的材料性能，影响剥离试验的测试结果的准确性。

具体地，本实施例中，连接片31不与待测界面胶粘，进而能够将测试片3 的边缘顺利剥离，从而保证剥离试验的顺利进行。

可选地，光伏组件粘结强度测试工装还包括第一铰接结构，第一铰接结构包括第一铰接座311和第一转轴312：第一铰接座311固设于连接片31上；第一转轴312设于第一铰接座311上；连接件2的下端与第一转轴312连接，第一转轴312至少与第一铰接座311和连接件2中的一个可转动连接，以使得连接件2和测试片3能够相对转动。

具体地，连接片31上设有第一铰接座311，第一铰接座311上转动设有第一转轴312，连接件2的下端与第一转轴312可转动连接。第一转轴312与第一铰接座311和连接件2均可转动连接，使得连接件2和测试片3的相对转动更灵活。具体地，连接件2的下端设有与第一转轴312配合的第一通孔。

可选地，第一铰接座311可通过螺钉或者螺栓安装于连接片31上。

可选地，光伏组件粘结强度测试工装还包括第二铰接结构，第二铰接结构包括第二铰接座111和第二转轴112：第二铰接座111固设于拉头11上；第二转轴112设于第二铰接座111上；连接件2的上端与第二转轴112连接，第二转轴112至少与第二铰接座111和连接件2中的一个可转动连接。

具体地，本实施例中，拉头11上设有第二铰接座111，第二铰接座111上转动设有第二转轴112，连接件2的上端与第二转轴112可转动连接。第二转轴 112与第二铰接座111和连接件2均可转动连接，使得连接件2和拉头11的相对转动更灵活。具体地，连接件2的上端设有与第二转轴112配合的第二通孔。

优选地，本实施例中，测试片3由轻质硬质合金制成，如钛合金。选择轻质硬质合金，一方面使得测试片3的质量比较轻，另一方便使得测试片3不易变形，提高测试结果的准确性。

具体地，本实施例中，测试片3通过胶粘剂胶粘于待测界面。具体地，胶粘剂由环氧胶水和丙烯酸胶水混合形成。当然，在具体测试过程中，测试人员还可以选用其他的胶粘剂。优选地，在胶粘前，测试片3的与待测界面粘结的一面通过电晕处理形成表面粗糙层，以增大该表面的粗糙度，进而保证测试片3 与待测界面的胶粘强度，保证测试结果的准确性。

以测试片3为等腰梯形板为例，描述测试流程。使用本实施例提供的光伏组件粘结强度测试工装对光伏组件的待测界面进行粘结强度测试时，测试流程如下：

1、粘结前测试片3的预处理：用砂纸轻微打磨掉测试片3表面的氧化物，再使用异丙醇清洁测试片3表面，并对测试片3与待测界面粘结的一面在粘结前进行电晕处理形成表面粗糙层，以增加测试片3的表面粗糙度，提高测试片3 与待测界面之间的粘结强度，保证测试结果的准确性；

2、粘结前待测界面的预处理：在光伏组件的待测界面，用记号笔描出测试片3的轮廓形状(即与测试片3形状相同的等腰梯形)，该轮廓区域即为待测区域，使用热风枪将待测区域加热至至少80℃，并将待测区域靠近尖端(即等腰梯形上底面)的位置处剥离样品以形成一个起头处(当测试片3胶粘于待测区域后，连接片31叠置于该起头处，优选地，起头处的尺寸大于连接片31的尺寸)；

需要说明的是，若需要测试背板和高阻封装胶膜之间的粘结强度，则该样品为背板，即剥离起头处的背板；若需要测试高阻封装胶膜和电池片之间的粘结强度，则样品为背板和高阻封装胶膜；若需要测试电池片和高透封装胶膜之间的粘结强度，则样品为背板、高阻封装胶膜和电池片；

3、将环氧胶水和丙烯酸胶水按照预设比例混合以形成胶粘剂，将胶粘剂均匀涂覆在测试片3的下表面，快速将测试片3粘附于记号笔绘制的待测区域并施加压力，可选地，采用重量为2kg的物体压置在测试片3的上表面，等待30min 后，待胶粘剂开始固化，剔除测试片3边缘处溢出的胶粘剂，然后将待测的光伏组件放置在室温固化48h；

4、室温固化完成后，再次剔除测试片3边缘处溢出的胶粘剂，并剔除待测区域周围的样品，避免待测区域周围的样品与待测区域的样品之间的作用力影响剥离试验的测试效果；通过连接件2将测试片3与拉头11连接，并启动拉力试验机1；

需要说明的是，若需要测试背板和高阻封装胶膜之间的粘结强度，则该样品为背板，即剔除测区域周围的背板；若需要测试高阻封装胶膜和电池片之间的粘结强度，则样品为背板和高阻封装胶膜；若需要测试电池片和高透封装胶膜之间的粘结强度，则样品为背板、高阻封装胶膜和电池片；

5、待测试片3的剥离长度达到该等腰梯形的高的1/2-1/3处时，手动停止测试，记录剥离长度、横梁12的位移、和拉力试验机1的载荷，并根据剥离能量计算公式计算剥离能量；

6、将计算得到的剥离能量与标准剥离能量进行比较，若剥离能量小于标准剥离能量，则说明待测界面的粘结强度不合格；否侧，说明待测界面的粘结强度符合标准。

本实施例提供的光伏组件粘结强度测试工装，除了具备测试层压件的粘结强度的作用外，还能够对层压件的电池片进行取样。

具体地，在对层压件的电池片进行取样时，包括以下步骤：

1、粘结前测试片3的预处理：用砂纸轻微打磨掉测试片3表面的氧化物，再使用异丙醇清洁测试片3表面，并对测试片3与待测界面粘结的一面在粘结前进行电晕处理；

2、对层压件上的待取样区域，使用热风枪将其加热至至少80℃，剔除背板、和高阻封装胶膜，裸露出铝背场，并在铝背场区域剥开一个起头处(具体地，将该起头处的电池片剔除)；

3、将环氧胶水和丙烯酸胶水按照预设比例混合以形成胶粘剂，将胶粘剂均匀涂覆在测试片3的下表面，快速将测试片3粘附于铝背场并施加压力，可选地，采用重量为2kg的物体压置在测试片3的上表面，等待30min后，待胶粘剂开始固化，剔除测试片3边缘处溢出的胶粘剂，然后将待测的光伏组件放置在室温固化48h；

4、室温固化完成后，再次剔除测试片3边缘处溢出的胶粘剂，通过连接件 2将测试片3与拉头11连接，并启动拉力试验机1，将测试片3从铝背场区域剥离；此时，测试片3上粘附有胶粘剂和电池片；

5、将粘附有胶粘剂和电池片的测试片3浸泡在装有丙酮的密闭容器中，并使得丙酮浸没测试片3；48h后，电池片与测试片3分离，完成电池片的取样。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，包括：

拉力试验机(1)，包括拉头(11)；

连接件(2)，所述连接件(2)的一端与所述拉头(11)铰接；

测试片(3)，所述测试片(3)为轴对称结构，且所述测试片(3)的相对其对称轴对称设置的两侧边的延伸线之间存在夹角，所述连接件(2)的另一端与所述测试片(3)靠近所述夹角的一端铰接；

所述测试片(3)被配置为：胶粘于光伏组件的待测界面；所述拉力试验机(1)被配置为：所述拉头(11)拉动所述连接件(2)，以将所述测试片(3)剥离所述待测界面。

2.根据权利要求1所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述连接件(2)与所述测试片(3)的连接处位于所述测试片(3)的对称轴上。

3.根据权利要求1所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述测试片(3)为梯形板或者三角形板。

4.根据权利要求1所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述测试片(3)的与所述待测界面粘结的一面通过电晕处理形成表面粗糙层。

5.根据权利要求1所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述测试片(3)靠近所述夹角的一端设有连接片(31)，所述连接件(2)与所述连接片(31)铰接。

6.根据权利要求5所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述光伏组件粘结强度测试工装还包括第一铰接结构，所述第一铰接结构包括：

第一铰接座(311)，固设于所述连接片(31)上；

第一转轴(312)，设于所述第一铰接座(311)上；

所述连接件(2)的下端与所述第一转轴(312)连接，所述第一转轴(312)至少与所述第一铰接座(311)和所述连接件(2)中的一个可转动连接。

7.根据权利要求1所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述光伏组件粘结强度测试工装还包括第二铰接结构，所述第二铰接结构包括：

第二铰接座(111)，固设于所述拉头(11)上；

第二转轴(112)，设于所述第二铰接座(111)上；

所述连接件(2)的上端与所述第二转轴(112)连接，所述第二转轴(112)至少与所述第二铰接座(111)和所述连接件(2)中的一个可转动连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述测试片(3)由轻质硬质合金制成。

9.根据权利要求1-7任一项所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述测试片(3)通过胶粘剂胶粘于所述待测界面。

10.根据权利要求1-7任一项所述的光伏组件粘结强度测试工装，其特征在于，所述夹角为锐角。

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