光伏组件制造过程中层压后背板上焊带位置凸点问题的研究和解决

来源:《光能》杂志发布时间:2015-03-31 23:59:59
摘要 层压是光伏组件制作过程中的关键工序。层压不良主要有气泡、背板褶皱、鼓包等,这些问题通常与层压真空系统及层压参数有关。而层压背板凸点问题通常为偶然性发生,通过实验验证,与层压机硬件(如真空系统等)及层压参数关系不大。本文主要阐述背板凸点问题及进行实验分析。

一、引言:


背板凸点主要指敷设后的组件层压出料后在组件背面凸起较多的“小圆点”(如图1)。通常,小圆点直径约1-2mm,凸起高度0.5-1mm,随着层压件出料后冷却凸点高度会逐渐增加,直至层压件冷却至常温。背板凸点严重影响组件外观,尤其侧面光照来看非常明显。从层压件正面来看,电池片间的焊带连接位置均有明显扭折的现象,将背板扒皮后此位置仍有凸起。通过调整层压时间、温度、压力等参数均无明显改善,但更换背板厂家或批次后凸点问题解决。由此,背板凸点问题应该与背板自身属性相关。


图1 背板凸点
二、实验及分析:

选择凸点批次与无凸点批次的背板同时进行层压。层压条件为层压温度145度,层压时间10分钟,抽真空时间5分钟。根据图2测量背板层压前与层压后横向及纵向的6个尺寸。尺寸变化如表一所示。


图2 背板测量尺寸示意图
 表一 层压前后尺寸变化表

根据表一,凸点批次背板的长边收缩率明显高于无凸点批次,收缩率差异约0.2%(计算公式:收缩率=(层压前-层压后)/ 层压前×100%),而短边方向收缩不明显。由此判断,背板凸点与长边高收缩率有关。




此收缩率评估方法与传统方法有所不同。传统背板收缩率评估方法为:将约300mm*300mm的背板放入150℃左右烘箱烘烤约15分钟,计算烘烤前后差异。由于两方法的温度及时间有差异,且本文使用的方法有层压机的层压,因此两测试方法收缩率值将有差异。本文所用方法主要目的是比较有无凸点的背板在真实层压环境下收缩性的差异。

为了再次验证背板收缩性对凸点的影响,将出现凸点背板的批次横向与纵向对调敷设在组件上。此次实验共10块组件,将背板原来横向方向按照组件纵向尺寸裁切,纵向按组件横向尺寸裁切。层压结果发现,10块组件均未出现背板凸点问题,但每块组件均出现电池串间间距偏小的问题。

综合上述两个实验可知,引起背板凸点的原因在于层压时背板长边较大的收缩应力造成电池片间焊带弯折。

对不同背板收缩率(长边)引起凸点进行放量验证。选取长边收缩率<1%(传统方法收缩率为0.8%)与长边收缩率>1%(传统方法收缩率为1.2%)的背板各1卷(约300m),层压约150块组件。层压结果显示,使用收缩率<1%背板的150块层压组件未发现背板凸点问题,收缩率>1%的出现约60%的凸点问题。

为了再次验证热收缩后的背板是否会再出现凸点问题,选取10张存在凸点批次的背板经过层压机层压(使用正常层压参数,直接背板层压)预处理,用另外10张未经层压处理的背板与此10张预处理的背板敷设组件再次层压对比,结果发现背板经过预处理的10块组件未出现凸点问题,未预处理的有5块组件出现背板凸点。由此验证背板经过热收缩处理后不会出现凸点问题。

三、小结

综合如上实验可以看出,由于层压时背板收缩的应力造成电池片间的焊带弯折,最终引起此位置背板凸起。当然由于不同厂家背板工艺不同(如PET厚度、多层复合材料等因素),具体多少收缩率会导致层压背板凸起并不相同。但整体来说,收缩率值越大将导致背板凸点问题越严重,更严重的风险将导致电池片的隐裂,因此原材料导入前期及各批次来料的管控尤其重要。与背板供应商初步了解来看,收缩率主要与背板固化或成卷工艺有关:如固化温度高,相当于背板提前的热处理,在再次层压时收缩率将较小;如成卷时应力不同,导致横向纵向收缩不同。当然,各背板工艺不同(如:TPT结构、TPE结构、涂覆结构等)导致收缩率对凸点影响程度不同,对于组件制造端来说,对不同厂家背板收缩率的管控标准需要摸索确定。(作者:肖文,胡海生,卢凯,王仕鹏,黄海燕,陆川上海正泰太阳能科技有限公司)

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