组件层压工艺说明.ppt

2008年7月 层压工艺讲解 讲解内容 封装材料的特性层压机的原理 EVA的特性 EVA的成分 乙烯和醋酸乙烯的共聚物 其分子链上引入了乙酸乙烯单体 VA 降低了结晶度 提高了透明性 柔韧性 耐冲击性 改善了热密封性 熔融温度小于80 熔融后流动性好 在加热熔融的同时会发生固化反应 当温度较低时 交联反应发生的速度很缓慢 完成固化所需要的时间较长 反之需要的时间就比较短 EVA的特性 为改善其耐天候老化性 其中添加了能使聚合物稳定化的添加剂 如 紫外光吸收剂 紫外光稳定剂 热稳定剂 以及过氧化物交联剂 提高耐热性 EVA的胶凝度 当EVA被加热到一定温度时 交联剂产生自由基 引发大分子间的反应 形成三维网状结构 使EVA胶层交联固化 通常 EVA的交联度用凝胶含量来表示 凝胶含量是交联的EVA 经过交联反应后达到固化不溶的程度 占总的EVA的重量百分含量 工艺要求范围为 65 95 TPE的特性 TPE复合膜具有优质的耐老化 耐腐蚀 耐溶剂 阻隔性能和低吸水性 有效地防止了介质尤其是水 氧 腐蚀性气液体 如酸雨 等对EVA的侵蚀和对太阳电池片的影响 TPE是是指使用杜邦公司的TEDLAR 商品名 PVF膜作为太阳能背膜的两面 中间加上一层透明的PET进行复合 即TEDLAR PET EVA 钢化玻璃 标准使用低铁钢化玻璃 厚度为3 2mm 在晶体硅太阳电池响应波长 320 1100nm 范围内透光率可达到90 层压机基本原理 组件层压结构图 材料厚度钢化玻璃 3 2mm EVA 0 46mm 电池片 0 19mm TPE 0 2mm EVA 钢化玻璃 电池片 EVA TPE PPE 层压机连接图 层压机简图 真空泵 层压机上室 层压机下室 上室真空表 上充气电磁阀 下室真空表 下充气电磁阀 上下室真空阀 抽真空管道充气阀 上室真空阀 下室真空阀 上室管道 下室管道 上室管道 上下抽真空的管道 上下抽真空的管道连接到真空泵 下室充气电磁阀 真空管道充气电磁阀 真空管道充气电磁阀 上室充气电磁阀 层压机工作原理 将组件放进层压机 关闭层压机上盖 层压机自动工作或手动工作程序 下室真空 上室真空 抽真空程序 下室真空 上室充气 加压程序 下室真空 上室 0 层压过程 下室充气 上室真空 开盖过程 操作前检查温控仪 计时器 油泵 加热是否打开 真空泵是否打开 手动操作时 双手按住关盖按钮 直道关盖到位指示灯亮 开始层压的第一个过程 下室抽真空 按钮打到上真空 和下真空的位置 抽真空时 上下室同时达到真空状态 真空表指到 0 1位置 下室真空 上室真空 抽真空程序 下室真空 上室充气 加压程序 下室真空 上室 0 层压过程 下室充气 上室真空 开盖过程 气囊在各工作程序的状态图 层压机下室 气囊 组件 下室真空 上室充气 加压程序 下室真空 上室 0 层压过程 下室真空 上室真空 抽真空程序 下室充气 上室真空 开盖过程 层压机下室 抽真空时间 一是排出封装材料间隙的空气和层压过程中产生的气体 消除组件内的气泡 二是在层压机内部造成一个压力差 产生层压程序中所需要的压力 充气时间 对应着层压时施加在组件上的压力 充气时间越长 压力越大 因为像EVA交联后形成的这种高分子一般结构比较疏松 压力的存在可以使EVA胶膜固化后更加致密 具有更好的力学性能 同时也可以增强EVA与其他材料的粘合力 层压时间 是施加在组件上的压力的保持时间 抽真空时间 加压时间和层压时间之和就是EVA总的固化时间 EVA刚开始熔化时的状态 完全熔化后的EVA具有一定的流动性 下图是使用硫化仪测试的胶凝度变化图 即是在EVA固化过程中通过测试扭矩来反应EVA的粘度变化 并由此来间接测定交联程度的一种仪器 横轴为时间 纵轴为转矩S 测试条件为测试温度 140 误差 5 EVA的扭矩随着时间的变化是先下降 再上升 下降阶段对应着EVA熔化阶段 到最低点时EVA的流动性最好 上升阶段即为EVA的固化阶段 可以看出在开始上升时曲线很陡 表明交联进行的速度很快 随着交联剂的消耗 交联剂含量减小 交联速度变慢 抽气的关键点是动作要快 越早开始抽气越好 图2中的Tc10为1 42 在这个时间之前的一段时间内可以认为是最佳的抽气时间 在这段时间内EVA或者为固态 或者为流动性好的液体状态 组件内部空隙里的残存气体可以比较容易的抽走 过了这段时间 随着EVA交联程度的增加 流动性越来越差 残存的气体就被陷在了组件里面 很难再去除掉 这个最佳时间段是很短的 所以在层压机内放置样品时速度一定要快 要做到迅速的放样品 放好样品后马上合盖 合盖后马上开始抽气 抽气之前的这个过程占用的时间越少 抽气效果就会越好 层压工艺参数的设定 温度的设定 主要是根据所使用的EVA的特性 熔化温度 固化速度 组件的生产时的实际温度 最后通过层压实验 测试其胶凝度 拉力值 综合这些方面确定的层压温度为142度 抽真空时间的设定 EVA完全溶化时的温度是80度 所以必须等到EVA完全溶化 达到最佳的熔融态后 气囊才能下压 这是最有利于排出组件内气体的 可以减少气泡的产生 根据测试温度的数据分析 在抽真空5分钟左右时组件上的温度即可达到80度 而这时EVA的流动性较大 气囊在这时下压 容易造成组件的移位 为避免产生移位 将抽真空时间延长至6分钟 层压工艺参数的设定 加压和层压计时的设定 气囊开始下压过程是将组件内部残存的气体排出的过程 并对组件施加一定的压力 使EVA胶膜固化后分子结构更加致密 具有更好的力学性能 增强EVA与其他材料的粘合力 根据拉力测试和胶凝度的测试结果 将加压和层压时间合定为9分钟即可使胶凝度达到65 95 之间 案例分析1 气泡 电池片及间隙间的满板气泡组件中间的部分气泡涂锡带上的气泡互连带上气泡绝缘位置气泡 满板气泡图片 出现此气泡的原因为层压机未抽真空 属于层压机的操作方法不当 未关盖到位或真空泵未打开 或层压机本身的故障 组件中间的部分气泡 此气泡为抽真空较晚 造成的 涂锡带上的气泡 EVA的湿度太大是主要原因 互连带上气泡 互连涂锡带上的气泡与焊接 L 型涂锡带时助焊剂的用量及模具的清洁有关 案例分析2 移位 组件所有电池串整体移位不同串 串间间隙移位同串 片间间隙移位 组件所有电池串整体移位 组件所有电池串整体移位 导致电池片到玻璃边缘距离小于10mm 整体移位大部分是因为排板时的尺寸没有完全按要求做 或是在周转过程中造成的偏移 层压不会造成整体的偏移 不同串 串间间隙移位 不同电池串间间隙小于1mm 原因1 未贴固定胶纸 原因2 EVA在熔化时流动性大 收缩率太大 气囊下压时间过早 真空泵抽气速度过快 同串 片间间隙移位 同一电池串内 电池片间间隙小于1mm 造成此不良的原因为串带时的间隙过小 可能是串带模板损坏或是操作时电池片没有完全顶住两边的柱子 来料电池片尺寸偏大会导致片间间隙过小 案例分析3 断片 组件边缘处断片组件引出线处断片其他位置的断片 组件边缘处断片 靠近组件边缘的断片大部分是前面工序在生产中造成的暗裂或是来料引起的暗裂纹 组件边角处的断片大部分