層壓工藝設備簡介

1、層壓機工藝設備簡介一.層壓工序的目的和作用內(nèi)容提要內(nèi)容提要二.層壓機如何實現(xiàn)層壓的工藝要求三.層壓不良品案例分析四.設備改善案例分析l避免電池的損壞l保障使用年限l有足夠的機械強度，能經(jīng)受在運輸、安裝和使用中發(fā)生的碰撞，振動及其它應力，組合引起的電性能的損失小l能夠承受戶外環(huán)境測試l滿足組件TUV/UL認證的需求lIEC 61646 IEC61730一.層壓工序的目的和作用層壓機的作用：把焊好鋁帶的前電池板、EVA膠膜、背板玻璃壓合到一起，壓合后達到以下目的：1）、層壓后電池表面無氣泡，無移位，無異物2）、相融物質(zhì)要融為一體3）、無法相融物質(zhì)間要有一定的粘結強度。EVA 0.5mm背板背板/白

2、玻白玻電池基板電池基板 3.2mm非晶硅薄膜層壓材料交聯(lián)固化：線型或支鏈型高分子鏈間以共價鍵連接成網(wǎng)狀或體型高分子的過程。自由基：也稱游離基，是含有一個不成對電子的基團。（RO在PV使用的EVA在生產(chǎn)過程中添加有過氧化物交聯(lián)劑（圖中ROOR），RO 為加熱分解的自由基團，H為EVA長鏈上的氫。其本質(zhì)為自由基奪氫反應。EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物) EVA（EVA單體） 指的是乙烯乙酸乙烯酯共聚物，由于在乙烯分子鏈上引入了極性的乙酸基團(CH3C00-)，并且作為短支鏈分布在主鏈上，使得PE分子鏈的對稱性和規(guī)整性降低，分子鏈間的距離增加，這些結構的變化導致EVA的性

3、能與LDPE（低密度聚乙烯）明顯不同。 EVA具有優(yōu)良的柔韌性，耐沖擊性，彈性，光學透明性，低溫繞曲性，黏著性，耐環(huán)境應力開裂性，耐侯性，耐化學藥品性，熱密封性。后處理：將表面涂覆有助劑的EVA片材經(jīng)烘干設備烘干后即得到EVA膠膜，再繞卷封裝。涂覆助劑：在具有網(wǎng)格花紋的輥筒的擠壓下，涂覆混合均勻的助劑。擠出成型：將攪拌均勻后的原料通過擠出設備形成擠壓EVA片材。原料攪拌：將乙烯-乙酸乙烯共聚物與助劑（硅烷偶聯(lián)劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、過氧化物交聯(lián)劑等等）生產(chǎn)工藝流程（簡介）EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)PV使用的EVA中VA含量大約為33%當MI一定時，VA的彈性，柔軟性，粘結性，相溶

4、性和透明性提高，VA的含量降低，則接近聚乙烯的性能。當VA含量一定時，MI降低則軟化點下降而加工性和表面光澤改善，但是降低強度，分子量增大，可提高耐沖擊性和應力開裂性。EVA的性能主要取決于分子量（用熔融指數(shù)MI表示）和醋酸乙烯脂（以VA表示的含量。另一方面，EVA在生產(chǎn)過程中加入了硅烷偶聯(lián)劑，使EVA和玻璃粘合產(chǎn)生化學鍵后, 消除了機械界面, 以本身優(yōu)良的透光性能改善了玻璃的透光率, 起著增透的功能作用, 從而有利于太陽電池光電轉換效率的提高，E V A 吸收了大部分紫外光既保護了E V A本身, 也保護著太陽電池背材T PT。增加其與無機物之間的粘結能力, 當太陽電池封裝熱壓時, 該組份便

5、和EVA發(fā)生化學接枝反應, 并和玻璃發(fā)生化學鍵合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 產(chǎn)生高強度且持久粘合, 保證太陽電池在戶外長年日曬雨淋也不致脫粘。EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)層壓過程大概可以分成三步： 開始階段，層壓機的溫度保持在較低溫度，EVA 熔化，有良好的流動性，但是交聯(lián)速度很慢。真空泵對下室抽真空，于是組件內(nèi)部的氣體迅速并且很容易的被抽走。上室保持真空，組件不受壓力。 EVA 固化階段。層壓機溫度升高到一個較高溫度，EVA 發(fā)生快速的交聯(lián)反應。下室繼續(xù)保持抽真空，及時排出固化過程產(chǎn)生的氣體。同時上室充氣，上下室之間的壓力差使層壓機中的橡膠層對組件施加壓力。 結束階段。EVA 固化完成

6、。先是上室抽真空，撤去壓力，然后下室充氣，開蓋。EVA 的固化曲線：EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)EVA交聯(lián)機理： EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)EVA的光熱降解包括 Norrish，產(chǎn)生乙醛和其他一些氣體如：一氧化碳，二氧化碳，甲烷。 Norrish，基于脫乙酰的機理上認為，乙酸乙烯基從EVA主鏈上脫落形成乙酸和主鏈聚烯烴大分子。聚烯烴分子中的共軛雙鍵是生色基團，它會使EVA分子變色，并且隨著共軛體系的延長，顏色會從淺黃到深褐色逐漸增加深。而且反應生成的乙酸將腐蝕金屬器件，如匯流條，電極。Norrish和Norrish反應 EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)為了抵抗以上幾種反應和使EVA適度交聯(lián)

7、，在EVA配方中加入各種助劑：抗氧化劑（阻止自由基引發(fā)反應）熱穩(wěn)定劑（消化熱反應生成的對體系有害的物質(zhì)）光穩(wěn)定劑（吸收某一波段的光線，轉化成無害的熱能，捕獲光氧反應產(chǎn)生的自由基）（產(chǎn)生自由基，促進EVA的交聯(lián)固化）硅烷偶聯(lián)劑（增加其與無機物之間的粘結能力, 當太陽電池封裝熱壓時, 該組份便和EVA發(fā)生化學接枝反應, 并和玻璃發(fā)生化學鍵合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 產(chǎn)生高強度且持久粘合。過氧化物交聯(lián)劑 （在一定溫度下引發(fā)EVA的交聯(lián)固化反應）阻聚劑：（某些物質(zhì)能與初級自由基和鏈自由基作用生成非自由基物質(zhì),或生成不能再引發(fā)單體的低活性自由基,使聚合速率為0）判定EVA與電池基板和背板玻璃強度需

8、通過以下兩個實驗：一.剝離強度測試交聯(lián)后，膠膜與玻璃的粘結強度：60N/cm； 膠膜與TPT復合膜的粘結強度：40N/cm二. EVA 交聯(lián)度試驗3)試樣制備取膠膜一塊,將TPT/膠膜/膠膜/玻璃疊合后,按平時一次固化工藝固化交聯(lián),（或者按廠家工藝要求固化交聯(lián)）將已交聯(lián)好的膠膜剪成 小碎片待用2)試劑二甲苯 A.R級)1)儀器裝置及器具容量為500ml到1000ml,24”磨口圓底燒瓶;帶24”磨口的回流冷凝管;配溫度控制儀的電加熱套或電加熱油浴;真空烘箱;用0.125mm(120目)不銹鋼絲網(wǎng),剪取80mm40mm,對折成40mm正方形,兩側對折進6mm后固定,制成頂端開口的袋.交聯(lián)度檢驗C

9、=1-（W3-W4）/（W2-W1）100%式中:C交聯(lián)度(%)W1空袋重量(g)W2裝有試樣的袋重(g)W3試樣包重(g)W4經(jīng)溶劑萃取和干燥后的試樣包重(g).層壓的工藝條件： A.溫度； B.壓力； C.真空度； D.時間；對應著層壓機的主要結構 A.溫度控制系統(tǒng)： BC.真空系統(tǒng)： D.PLC工控系統(tǒng)： 另外還有傳輸系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)：架體下箱上室真空下室真空上蓋傳輸系統(tǒng)：指的就是控制傳輸組件進料和出料以 及層壓段的電機液壓系統(tǒng)：指的是控制層壓段的上蓋和下蓋液壓泵電機電磁閥和調(diào)壓閥壓力表導通壓力表開關油位視窗4個液壓油缸層壓工藝條件之一：溫度1.層壓段熱板傳遞溫度給組件2.熱板上的溫度是靠

10、循環(huán)的導熱油傳遞的主機：強制循環(huán)電加熱器、高溫油泵、三相異步電機、過濾器溫控儀：溫控儀可將實際探測到的溫度與設定溫度比較后輸出控制指令改變繼電器的通斷。熱電偶：熱電偶是一種感溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表轉換成被測介質(zhì)的溫度。膨脹油箱：緩沖系統(tǒng)運行壓力；對加熱體起到停電應急保護作用；由注油口向系統(tǒng)注油導熱油電加熱器的性能1、能在較低的運行壓力下(0.5Mpa)，獲得較高的工作溫度(320),降低了用熱設備的受壓等級，可提高系統(tǒng)的安全性。 2、加熱均勻柔合，溫度調(diào)節(jié)采用PID自整定智能控制，控溫精度高(1)，可滿足高工藝標準的嚴格要求。 3、體積小，占地少，

11、可安裝在用熱設備附近，不需專設鍋爐房，不需要設專人操作，可降低設備投資及運行費用，回收投資快。 4、運行控制及安全監(jiān)測裝置齊全完備，升溫過程全自動控制，操作簡捷，安裝方便。 5、閉路循環(huán)供熱，熱量損失小，節(jié)能效果顯著，無環(huán)境污染，使用范圍廣。 6、備有低溫型(180),中溫型(300)，高溫型(320)，產(chǎn)品規(guī)格全，用戶選擇范圍廣。 導熱油電加熱器的特點 1、使用方便：系統(tǒng)全自動控制，無需專人值守。 2、安全：系統(tǒng)包括溫度自動控制、上下班自動程序控制、液位 自動控制壓差控制報警、壓力自動控制，超溫報 警、故障自動檢測等多項控制使系統(tǒng)特別安全可靠。 3、使用壽命長： a.爐體為管架結構，導熱油強

12、制循環(huán)，流速均勻； b.低于2W/cm2的電熱管表面熱負荷； c.電加熱器之內(nèi)法蘭盤內(nèi)側100mm的非加熱段； d.電加熱器與接線盤之間設有隔熱 （以上措施延長了導熱油及電加熱管的壽命 ） 4、安裝方便：爐體、循環(huán)泵、過濾器、油氣分離器、儀表、閥門出廠已組裝為一體，安裝時只需連接用熱設備、膨脹罐即可以上三式中： P計 電加熱器所需功率 （KW)； Q散 在設定溫度下容器的散熱量（KW）； C1 被加熱介質(zhì)的比熱。（Kcal/(kg) C2 容器（系統(tǒng)）的比熱。（Kcal/(kg) M1 被加熱介質(zhì)質(zhì)量。（Kg）； M2 容器（系統(tǒng)）質(zhì)量（Kg）； T 設定溫度與初始溫度的差值()； t 從初始

13、溫度加熱介質(zhì)至設定溫度所規(guī)定的時間（h）； F 加熱介質(zhì)流量，（一般取最大流量）（m /min）； S 散熱面積（m2） ； q損 （保溫）材料在設定溫度下單位面積上的熱損失量（Kwh/m ）層壓工藝條件之二：壓力和真空度下腔室上腔室抽真空管道真空系統(tǒng)包括真空泵、控制閥和量表旋片泵主要由泵體、轉子、旋片、旋片泵主要由泵體、轉子、旋片、端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的端蓋、彈簧等組成。在旋片泵的腔內(nèi)偏心地安裝一個轉子，轉子腔內(nèi)偏心地安裝一個轉子，轉子外圓與泵腔內(nèi)表面相切（二者有外圓與泵腔內(nèi)表面相切（二者有很小的間隙），轉子槽內(nèi)裝有帶很小的間隙），轉子槽內(nèi)裝有帶彈簧的二個旋片。旋轉時，靠離彈簧的二個旋

14、片。旋轉時，靠離心力和彈簧的張力使旋片頂端與心力和彈簧的張力使旋片頂端與泵腔的內(nèi)壁保持接觸，轉子旋轉泵腔的內(nèi)壁保持接觸，轉子旋轉帶動旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動。帶動旋片沿泵腔內(nèi)壁滑動。旋片泵羅茨泵具有以下特點：羅茨泵具有以下特點： 在較寬的壓強范圍內(nèi)有較大的抽速；在較寬的壓強范圍內(nèi)有較大的抽速； 起動快，能立即工作；起動快，能立即工作； 對被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感；對被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感； 轉子不必潤滑，泵腔內(nèi)無油；轉子不必潤滑，泵腔內(nèi)無油； 振動小，轉子動平衡條件較好，沒有排氣閥；振動小，轉子動平衡條件較好，沒有排氣閥； 驅(qū)動功率小，機械摩擦損失??；驅(qū)動功率小，機械摩擦損失小

15、； 結構緊湊，占地面積??；結構緊湊，占地面積??； 運轉維護費用低。運轉維護費用低。 羅茨泵氣動蝶閥、充氣閥、電磁閥、真空管道、油水分離器、壓力表、萊寶真空表、真空硅管層壓工藝條件之三：時間控制柜：繼電器、接觸器、PLC溫度模塊等PLC電氣控制系統(tǒng)電氣系統(tǒng)主要分為電路部分、油路部分和氣路部分。3.電路部分： 整個電路部分主要有AC380V、AC220V、DC24V、DC12V進行能量的傳輸或信號的控制。利用繼電器邏輯電路結合PLC信號實現(xiàn)工藝動作。加熱部分和工藝動作部分分開控制、有機結合，進一步簡化了邏輯電路，使系統(tǒng)穩(wěn)定性進一步提高。系統(tǒng)設有各種安全保護裝置，有的甚至設有多重安全保護。如：加熱控

16、制系統(tǒng)，一旦油溫超出設定范圍，熱繼電器會執(zhí)行保護動作，停止加熱；PLC會停止給可控硅的觸發(fā)板加熱信號，停止加熱；也可手動按加熱停止按鈕，停止加熱。另外，整個系統(tǒng)還設有各種報警電路，一旦問題發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生，都會進行報警提示，并顯示在控制面板上。1.油路部分：液壓缸帶動上蓋的上升和下降，而液壓缸通過液壓站驅(qū)動。整個能量傳遞正是通過油路實現(xiàn)，通過液壓站的換向電磁閥改變油路的流向，進而控制上蓋的上升和下降。另外，加熱器和熱板間也是通過油路相連，熱油循環(huán)流動，實現(xiàn)能量的傳遞。2.氣路部分：氣路部分相對簡單，主要通過兩位三通電磁閥控制毛刷電池閥的來回移動。另外，還有供給氣動蝶閥的氣源。層壓不良品案例分析：

17、備注：以上不良品圖片不包含設備異常發(fā)生的不良以下圖片是設備故障發(fā)生后進行了搶救但還是產(chǎn)生的不良品氣泡現(xiàn)象：1.氣泡分類-大量氣泡和小氣泡，大量氣泡常發(fā)生在設備故障時，小氣泡一般都是偶然性發(fā)生2.細心觀察氣泡產(chǎn)生大多數(shù)都是在鋁帶邊緣或者是拐角處，引出線高溫膠布四周思考：為什么氣泡會總是在鋁帶或者是高溫膠帶四周，難道是因為這個地方跟組件的其他地方有很小的高度差？因此，我們用組前的報廢片做實驗，在組件的不同位置墊一定厚度的拷貝紙（厚度比鋁帶厚一點），結果是并無影響的，所以估計跟EVA原材料有關裂片現(xiàn)象：1.首先裂片的位置沒有固定2.裂片周圍有的有氣泡，有的沒有氣泡3.裂片有背板玻璃裂片，也有芯片玻璃

18、裂片實驗背景：實驗背景：對于層壓位移、鋁框壓裂組件、層壓氣泡、層壓裂片等不良的原因分析，都是一些推論性的，并無直接證據(jù)證實，對此現(xiàn)做一些驗證性試驗，以幫助分析不良原因。實驗過程：實驗過程：1號 人為位移3mm并標記組件下放置紙質(zhì)異物2號 鋁框放置在長邊上6號 人為位移3mm并標記組件下放置紙質(zhì)異物3號 鋁框放置在短邊上組件下中間位置放置紙質(zhì)異物4號 人為位移3mm并標記鋁框放置在邊角上組件下中間位置放置紙質(zhì)異物5號 組件上放置紙質(zhì)異物組件上放置小錫渣進料方向?qū)訅荷狭辖M件條件1號 組件位移3mm左右組件破裂并且有氣泡2號 長邊區(qū)域裂片，破裂位置出現(xiàn)氣泡6號 組件位移3mm組件破裂且出現(xiàn)氣泡3號

19、短邊區(qū)域裂片，破裂位置出現(xiàn)氣泡組件未破裂但紙質(zhì)異物處出現(xiàn)氣泡4號 組件位移3mm邊角區(qū)域裂片，破裂位置出現(xiàn)氣泡組件未破裂但紙質(zhì)異物處出現(xiàn)氣泡5號 組件完好且無氣泡層壓出料后組件現(xiàn)象層壓前后組件圖片對比1號位組件紙質(zhì)異物組件下放置紙質(zhì)異物并且人為位移3mm做標記層壓后異物位置有發(fā)散狀氣泡并且周圍有裂痕，位移3mm左右層壓前層壓后層壓前后組件圖片對比2號位組件層壓前層壓后鋁框壓在長邊上雖然鋁邊框一邊整個放在組件上，壓出來的還是先有一個裂點然后整個面裂開層壓前后組件圖片對比3號位組件層壓前層壓后鋁框壓在短邊上同樣的鋁邊框壓在短邊上壓出來的還是先有一個裂點然后整個面裂開，組件下中間位置放置的異物產(chǎn)生氣

20、泡但未裂片層壓前后組件圖片對比5號位組件層壓前層壓后組件上放置紙質(zhì)異物和小錫渣層壓出來后紙質(zhì)異物和小錫渣并未造成裂片和氣泡紙質(zhì)異物小錫渣層壓前后組件圖片對比6號位組件層壓前層壓后組件下放置紙質(zhì)異物并且人為位移3mm做標記層壓后異物位置有氣泡并且周圍有裂痕，組件位移3mm左右紙質(zhì)異物實驗結論：實驗結論：1、驗證了層壓上料時操作不當鋁框壓在組件上，會導致層壓后組件裂片。2、驗證了層壓上料不合格，背板玻璃和芯片出現(xiàn)位移，層壓后會出現(xiàn)相應尺寸的位移（經(jīng)過層壓后位移并未擴大）。3、組件下方存在異物，組件容易出現(xiàn)氣泡和裂片，異物較小時只是出現(xiàn)以異物位置為中心的發(fā)散氣泡，異物較大時組件出現(xiàn)破裂及氣泡；組件上方存在異物時，不容易出現(xiàn)裂片和氣泡。四.設備改善案例分析一、試驗背景一、試驗背景1.發(fā)生事件 時間：2012年11月3日 地點：層壓機6號機臺報警信息：無狀況描述：操作人員收料時發(fā)現(xiàn)1號位的組件長邊邊緣有很多氣泡，不良圖片如下：猜想是由于組件傳送到熱板上油管連接口位置造成向技術部申請報廢片模擬報廢現(xiàn)象結果出現(xiàn)類似組件氣泡一、造成原因進料臺主機出料臺45012346084：生產(chǎn)用高溫布：進料臺sensor：進料臺過渡鐵片，