EVA光伏膜除气时长工艺

EVA光伏膜除气时长工艺我干光伏组件工艺快六年了，刚入行的时候跟着车间的老工艺师学徒，他第一天带我看层压工序就跟我说：“光伏组件拼到最后就是拼细节，EVA除气这一步，多一分钟少一分钟，差的就是整批组件十几年的寿命。”那时候我还觉得不就是调个时间参数嘛，能有多大影响，直到后来赶产能的时候试过压缩除气时间，出来三十多块组件全出了隐形气泡，全拆了返工损失十几万，才明白老师傅说的真没错。现在随着光伏行业对组件功率、寿命要求越来越高，EVA光伏膜除气作为层压前最核心的工序，除气时长的控制更是直接决定了成品率、组件发电效率和长期可靠性，今天我就结合实际生产经验，把这个工艺的方方面面说清楚。1EVA光伏膜除气工艺的核心逻辑要聊除气时长的控制，首先得搞明白为什么要给EVA光伏膜除气，时长为什么是这个工艺的核心，先把基础逻辑理清楚。1.1EVA光伏膜中气体的来源EVA光伏膜是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物做成的功能性膜材，本身就是多孔结构，不管是生产运输还是存放叠层过程，都会积攒气体。第一，EVA膜生产过程中，本身会吸附不少空气，添加的交联剂、抗氧剂这些小分子助剂，在受热之后也会挥发出小分子气体；第二，咱们组件叠层的时候，结构一般是玻璃-EVA-电池串-EVA-背板/玻璃，每层材料之间贴合的时候，很容易把空气裹在缝隙里，尤其是叠瓦、拼片这些技术，电池片缝隙多，裹进去的空气比常规组件更多；第三，存放环境影响很大，EVA本身吸潮，要是车间湿度控制不好，存放时间久了EVA会吸附不少水汽，抽除气的时候这些水汽也得变成气体抽出去，这也是额外的气体来源。我之前在南方工厂待过，梅雨季拆开的EVA放三天，含气量能比刚拆包装的多三成，这点真的不能忽略。1.2除气不充分的危害很多刚入行的朋友觉得，一点点气泡没什么大不了，其实危害比想象中大得多。最直接的就是外观不良，层压完组件表面能看到鼓泡、缺胶，直接就判废了，一块大尺寸组件成本大几百，废一块就损失一块钱。要是那种肉眼看不到的隐形气泡，危害更大，气泡留在组件内部，会阻挡光线，直接降低组件的输出功率，用个三五年之后，气泡位置的EVA会加速黄变，水汽还容易顺着气泡缝隙渗进去，腐蚀电池片和焊带，最后就是组件功率掉速远超设计标准，户用电站业主找过来售后，来回的成本比生产的时候省那点时间多太多了。我们之前出过一批货，就是除气时间少了两分钟，两年之后客户反馈有近两成组件功率掉了超过10%，最后只能给人换货，亏了不少钱，这个教训真的记一辈子。1.3时长是除气工艺的核心变量现在除气都是在层压机的真空舱里完成，工艺参数无非就是真空度、温度、时长三个，真空度只要设备没问题很容易稳定达标，温度主要是配合EVA交联，只有时长，是控制气体排出程度最灵活也最核心的变量。真空度够了只是给气体排出创造了环境，气体从EVA内部、组件中心扩散到边缘被抽走，本身就需要时间，时间短了扩散不充分，时间长了不仅浪费产能，还会让EVA在加热真空环境下提前预交联，反而影响层压的时候的流动性，导致缺胶脱层。所以说，除气工艺的核心，就是精准控制最合适的时长，既保证气体排干净，又不浪费产能不影响性能。2影响EVA光伏膜除气时长的核心因素不存在一个固定的除气时长能用在所有生产场景，要定合适的时长，首先得搞清楚哪些因素会影响除气需要的时间，我们才能对应调整。2.1EVA膜本身的特性差异EVA膜本身的参数不同，需要的除气时长完全不一样，首先是厚度，常规单玻组件常用的是0.5mm厚度的EVA，双玻组件有的会用到0.6mm甚至更厚的，也有一些做轻量化组件用0.3mm的薄EVA，厚度越大，气体从内部扩散到表面的路径就越长，需要的除气时间就越长，一般来说厚度每增加0.1mm，除气时间就要多一分钟左右。然后是EVA的牌号和配方，现在很多功能性EVA，比如抗PIDEVA、双玻专用EVA，添加的功能性助剂比普通EVA多，小分子挥发物也更多，就需要适当延长1-2分钟的除气时间。还有就是存放状态，刚才也说了，存放时间越长，环境湿度越高，EVA吸附的水汽和空气就越多，除气时间就要相应延长，一般存放超过一周的EVA，比刚拆包装的EVA多2分钟除气是常规操作。2.2组件结构和规格的差异不同组件的结构规格不一样，裹入的气体总量和排气难度也不一样，首先是尺寸，现在主流的182、210大尺寸组件，面积比早年的156、166小尺寸大了近三分之一，叠层之后气体总量更多，而且组件中心的气体要扩散到边缘被抽走，距离远了很多，所以大尺寸组件的除气时间要比同类型小尺寸组件多2-3分钟。然后是组件类型，双玻组件用两层玻璃，玻璃的刚性比背板强很多，叠层之后材料之间的缝隙更密闭，气体跑出来的阻力更大，所以哪怕是同尺寸的双玻，除气时间也要比单玻多2-3分钟；还有叠瓦、TOPCon这些特殊结构的组件，电池片之间的缝隙更多，裹入的空气也更多，也要再多加1-2分钟的除气时间。2.3生产设备的性能差异不同设备的抽气能力不一样，需要的除气时长也不一样，新的进口层压机真空机组功率大，闭仓之后3分钟就能抽到100Pa以下的设定真空度，一些用了五六年以上的旧层压机，真空机组有磨损，抽真空要5-6分钟才能达到要求的真空度，那总除气时长就要相应延长个2-3分钟，不然抽真空都没抽到位，保压除气的时间就不够。还有设备的加热均匀性，除气过程中一般会提前给一定的温度，让EVA稍微软化，降低气体扩散的阻力，如果设备加热不均匀，部分区域温度偏低，EVA软化慢，气体扩散也慢，那整体除气时长就要适当延长，保证温度低的区域也能充分除气。3不同生产场景下EVA除气时长的工艺控制讲完了影响因素，我们结合实际生产，说说不同场景下具体怎么定除气时长，这里说的都是我们厂实际用下来验证过的参数，大家可以结合自己的设备材料调整。3.1常规单玻组件的除气时长控制常规单玻组件就是用背板的普通组件，分尺寸来看，小尺寸也就是166及以下的常规组件，EVA厚度0.5mm，车间湿度控制在30%以内，用的是刚拆包装的EVA，总除气时长一般定8-10分钟就够了。这里要说明一下，除气其实分两个阶段，第一个是抽真空阶段，就是从闭仓到抽到设定真空度，一般是3-5分钟，第二个是保压除气阶段，真空度稳定之后，再保压5-6分钟，让内部气体充分扩散排出，加起来就是8-10分钟。如果EVA存放超过一周，车间湿度超过40%，那就把总时长加到10-12分钟，保证水汽和多余的空气排干净。然后是182、210的大尺寸单玻组件，总除气时长一般定10-12分钟，保压除气阶段比小尺寸多2分钟，如果是叠瓦结构的大尺寸单玻，再多加1-2分钟就够了。3.2双玻组件的除气时长控制双玻组件现在占比越来越高，双玻的排气难度本来就比单玻大，所以时长也要相应增加，小尺寸的常规双玻组件，总除气时长一般是10-12分钟，比同尺寸单玻多2-3分钟，大尺寸的双玻组件总时长定12-15分钟是比较合适的。我们之前试过，大尺寸双玻用单玻的10分钟除气，出来有15%左右的组件边角有微小气泡，改成13分钟之后，不良率直接降到1%以下，成品率提升非常明显。如果用的是现在流行的EVA-POE共挤膜，POE的粘度比纯EVA高，气体扩散速度更慢，那总时长还要再延长1-2分钟，不能跟普通EVA膜用同一个参数，不然很容易出问题。3.3不同生产节奏下的动态调整实际生产中不可能永远按标准参数走，赶订单的时候产能紧张，很多工厂会想着压缩除气时间提产能，这里我也说点实际的经验，其实不是不能调，但是不能乱砍，正常来说最多只能在标准时长基础上压缩1-2分钟，而且压缩之后要每小时抽一件组件剖片检查有没有隐形气泡，绝对不能一下子砍一半，我们之前就吃过这个亏，赶订单把12分钟改成6分钟，出来整批货都出问题，反而耽误了更多时间。要是产能不紧张，淡季生产，那就老老实实按标准时长走，甚至可以稍微多一分钟，保证良率，减少后续的售后隐患，其实算下来成本更低。4EVA除气时长工艺的常见误区和优化方向做了这么多年工艺，我见过很多工厂在除气时长上踩坑，这里总结几个常见的误区，也聊聊现在行业里比较实用的优化方向。4.1常见的工艺误区第一个误区就是只看真空度不看时长，很多工艺员觉得我真空度抽到要求了就可以了，不用保那么久，其实不对，真空度只是舱内的整体压力达标了，组件中心的气体还没扩散出来，刚抽到真空就升温层压，中心的气体跑不出去，肯定会形成气泡，这个是很多新工艺员容易犯的错。第二个误区就是所有产品用同一个时长，不管EVA厚薄、组件大小、存放时间，全都是一个时间，要么就是时长太长浪费产能，要么就是时长不够出不良，很多小工厂图省事不愿意调参数，最后反而亏更多。第三个误区就是觉得除气时间越长越好，越长越干净，其实完全不对，除气的时候舱内是有温度的，EVA长期在加热真空环境下，交联剂会提前反应，EVA会提前预交联，层压的时候流动性变差，反而会出现缺胶、脱层的问题，我们之前有一次设备故障，叠层在舱里放了半个多小时，拿出来层压完全都是缺胶，直接全部报废，这个教训真的很深。4.2实用的工艺优化方向第一个优化方向就是温时匹配调整，EVA的气体扩散速度和温度成正比，温度越高，EVA软化越快，气体扩散越快，所以在EVA允许的温度范围内，把除气温度提高3-5度，除气时间可以缩短1-2分钟，而且不会影响除气效果，还能提升产能，我们厂做过测试，这个方法很靠谱，良率没有下降，产能提了近10%。第二个优化方向就是分段除气，就是先抽3分钟低真空，然后破真空到-0.06MPa左右再抽，这样可以让EVA内部的小气泡膨胀变大，更容易扩散排出来，总时长反而比一次性抽真空短1-2分钟，良率还更高，我们厂大尺寸组件用这个工艺之后，除气时长从12分钟降到10分钟，不良率还降了0.3%，效果很好。第三个优化方向就是前置预除气，就是叠层完成之后，先在专门的预抽区预抽3-4分钟，再进层压机，这样层压机里的除气时间可以缩短3分钟左右，提升层压机的利用率，适合大产能的生产线，现在很多大厂都在用这个方法。总结总的来说，EVA光伏膜除气时长工艺看起来就是调一个简单的时间参数，实际上是牵一发动全身的核心工序，要结合EVA材料特性、组件结构、设备性能，甚至生产环境、生产节奏动态调整，没有万能的固定参数，只有最适合当前生产情况的参数。干了这么多年光伏，我最深的感受就是，