双层太阳能层压机文献综述

文 献 综 述太阳能电池层压技术的研究现状及发展趋势学校: 学院: 姓名: 班级: 学号: 太阳能电池层压机国内外研究现状及发展趋势摘要：本文介绍了太阳能电池组件层压技术的基本原理并列举了目前国内外对太阳能电池组件层压技术的研究的最新进展，同时分析了在层压技术中存在的一些问题，最后给出了太阳能层压机今后的发展方向。关键词：太阳能电池组件；层压机；单层层压机；多层层压机一、 国内外对太阳能层压机的研究现状太阳电池组件是光伏发电系统中的核心部分，也是光伏发电系统中价值最高的部分，其作用是将太阳能转化为电能。太阳电池组件是将太阳电池经过串并联连接后，通过封装层压组成一个具有一定输出功率和输出电压的发电单元，其内部的基本构成单元自上而下依次为：钢化玻璃、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、太阳电池串、EVA、TPT(聚氟乙烯复合膜，俗称背板)。太阳电池组件层压设备（又称太阳能层压机，下文简称为层压机）是生产太阳电池组件的关键设备。层压机的基本原理是采用真空热压法对太阳电池进行封装，即在真空加热状态下对各层物质的外表施加一定的压力，使这些物质严密地压合在一起。太阳电池组件能隔离太阳电池与外界大气的接触，保护太阳电池的电极及互连条等金属件免受腐蚀，确保太阳电池的组件使用寿命和电性能的稳定。EVA在太阳电池组件中具有封装、透光等关键作用。目前国内外对层压机的研究主要集中在多层层压机这一方向,单层层压机由于占地面积较大，生产效率地，因为研究转向了多层层压技术上，最近这几年，国内外对多层层压机的研究都取得了一些进展，不断的有新产品出现，但是目前在实际生产中使用最普遍的仍然是单层层压机。1、 单层层压机国内外的太阳电池组件普遍采用单层层压机的层压封装技术，即每次只能在一个平面上进行层压工艺。单层层压机主要包括3部分：上料台、层压工作台、出料台，显示屏位于上料台的一侧，如图1所示。图1：单层层压机层压工作台主要由机体、上腔室、下腔室、加热系统、真空加压系统和液压升降系统等构成。2、多层层压机 由于单层层压机受到层压面积的制约，多层层压机技术正在组件设备制造商中变得日益流行。在Photon杂志2010年调查的24家公司中，有9家供应商一共提供了26款多层层压机型号，其中包括小尺寸的试验室设备；去年只有7家供应商提供了22款多层层压机。多层层压机是在不增加设备占地面积的情况下，将原先的单层层压机设计为多个开口的层压机，可以成倍地提高设备的产能。多层层压机基本上沿袭了单层层压机的层压模式，即多个层压工作台同时升降，从而使多个层压腔室同时开启与闭合，这样给操作使用带来了很大的方便。同时，多层层压机也解决了单层层压机暴露的主要问题，其显著优点在于：（1）在提高设备产能的同时节省了设备的占地面积；（2）由于多层层压机相邻的上、下层都有加热器，可以实现组件的上、下面同时被加热，提高了能量的利用率，从而降低了设备的能量能耗；（3）有利于提高组件加热的温度均匀性，缩短加热时间；（4）多层层压机的产能较单层层压机可以成倍提高，但不需要增加操作人员，因此能降低设备对劳动力的需求量。 图2：多层层压机的效果图下表表1列举了国内外单层层压机的主要参数表1：国内外单层层压机的主要参数: 参数厂家型号层压面（）最高温度（）温度均匀（）加热速（/min）上海申科CYY2346DG4.62.318021.8秦皇岛博硕BSL2.2-4.5OAC4.52.21801.52青岛赛德克ZYT-AUT-45244.52.4180113无锡金达CYJ-25004.23.018022秦皇岛奥瑞特TDCA-Y-43.62.218021.8宁波索能SN23373.62.218012.5秦皇岛福园FY-2236AOC-A3.62.218022台湾钦杨SML-24363.62.418026德国BurkleEasy Lam 23444.42.318021德国Spaleck-StevensIncapcell43-244.32.42005日本NPCNLM-4.22.210韩国WoollMEGALAM21404.62.118525美国Spire2345N4.52.318035瑞士3S3S NG 42224.12.118014二、国内外层压机的主要研究成果德国Burkle公司为了开拓中国市场,成立了博可机械(上海)有限公司,并建立了生产基地,下图为该公司制造的easy-Lam 2135C层压机,采用油加热的供热方式。 图3：德国Burkle公司的单层层压机秦皇岛奥瑞特科技有限公司作为一家专业制造太阳电池组件封装设备的企业，主要生产高性能太阳电池层压机及其辅助设备，多年来凭借技术不断创新和完善已使其产品在国内市场占有率达到65%，并且海外市场也在逐步扩大，已成为国内最大的层压机设备制造龙头企业。宁波索能光伏自动化设备有限公司是一家新起之秀，采取了与德国OLBRIHT合作的技术路线。最近推出了一款四工位全自动层压机SN(IV)-10，如下图2所示，其产能较普通三段式层压机提高了近1倍，同时节省了近30的占地面积。整机兼备预热、层压；层压、固化；层压、冷却三大功能。有效层压面积为2.2m3.6m，采用了32位顶针结构，最高加热温度为180度，台面温度均匀性为1。 图4：宁波索能的四工位层压机在2011年7月13日中国最新一代太阳能电池组件层压机在河北省秦皇岛市晶发光电科技有限公司成功下线，拥有多项自主知识产权的新一代多层组合式太阳能电池组件全自动、半自动、手动层压机填补了此领域的多项空白。秦皇岛市晶发光电科技有限公司于2010 年成立专项课题组，专门从事太阳能电池组件封装设备的专利研发与制造，公司在保留德国、日本原有先进精准的制造工艺的同时，结合中国先进的封装科学技术，突破了传统封装设备的外观和性能，打造出更节能更高效的新一代太阳能电池组件层压机封装设备。晶发光电新一代太阳能电池组件层压机，以其合理的热油循环系统和高精度板面油温误差、层压机各系列指标的高性价比、可靠性强、配套性好、结构先进合理的综合优势，得到了国内外市场的高度赞誉和肯定。 图5：中国最新一代层压机在晶发光电科技有限公司成功下线另外，国内外还相继推出了适用于不同工作场合的全自动层压机，为提高产量和生产效率，实现自动生产线对接和实现自动化生产起了巨大的促进作用。图6：用于薄膜组件封装的带保温段的四段层压机图7：适用于自动生产线（带上循环布且自动清理）的层压机 图8：双腔室层压机三、 发展趋势多层层压机具有占地面积少、节省能量消耗等优点，将会成为下一代太阳电池组件层压设备的主流产品。在市场需求与销售利润的驱动下，层压设备厂家会不断地进行技术创新和产品性能完善，多层层压机的售价也将随之下降，其市场份额必将快速增加。随着我国单层层压机技术的不断创新和完善，与西方发达国家之间的差距逐渐缩小，在短短的十余年内取得了骄人成绩，国内市场基本上完全采用国产化的层压设备。多层层压机将是今后层压设备的发展趋势，研究人员应密切关注国际新材料和新技术的发展应用动态，并结合企业产品的特点，通过不断的技术革新，促进多层层压机技术的发展。我国生产的层压机从2000年开始，经过几年的不屑努力，和国外产品的额差距在不断缩小，现国内绝大多数组件生产厂家使用的层压机都是国产的，其产品性能能够满足太阳能光伏组件生产的要求。今后层压机的发展方向我们认为有以下几点：A： 提高制造工艺水平，提高层压机的制造精度，提高稳定性；B： 完善控制程序，提高程序的可靠性，便于操作；C： 在满足工艺和使用要求的前提下，减轻层压机的重量，减少占地面积，提高生产效率。D： 混合加热四、存在的问题1、目前我国的层压机和国外层压机的主要在制作精度、控制程序、设备的稳定性等方面和国外有差距。2、目前的层压机普遍采用油加热方式，因为油加热的均匀性较高，并且符合层压工艺中关于升温一致性的要求；但由于油加热的加热速度较慢，因此不利于层压效率的进一步提高。相反，电加热的加热速度快，同时减少了“电加热导热油工作台面”中导热油的热传导环节，能有效降低能量消耗；其缺点在于加热的均匀性和一致性较差。为此，层压机的供应商已经采取了一些改良措施电加热与油加热的混合加热技术，这在一定程度上弥补了电加热的缺陷。随着电加热技术的进步和新型材料的出现，相信电加热技术一定能够满足层压工艺要求的温度均匀性高、升温一致性好和升温速率可控等条件，对提高组件质量和提高设备产能都具有重要意义。3、在层压过程中，玻璃和背板之间的EVA材料会或多或少地溢出，如果这些溢出的EVA黏附在硅胶板和加热台面上，将会降低组件的层压质量。单层层压机在组件的上、下两侧分别敷设了防黏布（特氟龙布），同时还增加了清洁装置，但仍需人工定期清理，自动化程度不高。由于多层层压机受到层与层之间的结构制约，显然无法继续采用单层层压机的技术措施。但是，就目前来说多层层压机还没有找到一个有效的能够清除EVA胶的办法，这在一定程度上限制了多层层压机在自动流水生产线中的推广与应用。为了适应今后吉瓦级大规模自动化组件生产线的需求，同时也能更好地发挥多层层压机的优势，必须借鉴其他领域的先进经验，引入新型材料和新技术，彻底解决封装材料溢出所造成的不利影响。五、参考文献1 Dennis Richard. 层压机, Photon International(中文版)J, 2010(8):186-251.2 孙卫东，黄萍，王华等PVDF太阳能电池硅片花篮的研制J塑料，2005，34(6)：50543 闫士职,尹梅,李庆等.太阳能光伏发电并网系统相关技术研究J-电子元器件应用2009(1)4 侯聪玲太阳能最大功率跟踪技术研究J-现代商贸工业 2008(03)5 王树宏，左敦稳，王珉等LY12，B95lIIf和7050铝合金预拉伸厚板内部残余应力分布特征评估与分析J材料工程，2004(10)：32356 王效华.张东凤户用风光互补发电系统设计与经济评价期刊论文-农业工程学报 2008(10) 7 中国建设动态：阳光能源2009年 第6期 8 太阳能2008年 第10期9 宁铎.刘莉萍.李莉家用太阳能聚光器自动跟踪系统的设计J-西北轻工业学院学报 2002(02) 10 许耿睿.林伟强. 片式电容层压机的结构原理及其工艺 J -电子工艺技术2006