光伏背膜涂布复合工艺

光伏背膜涂布复合工艺作为在光伏背膜行业摸爬滚打十几年的老生产人，我太清楚涂布复合工艺对整个背膜甚至光伏组件的意义了。光伏背膜是贴在光伏组件背面最外层的防护材料，要在户外风吹日晒雨淋扛二三十年，既要绝缘不漏电，又要阻水防止内部电池片被腐蚀，还要耐紫外线不老化，这些性能都不是单一基材能实现的，必须把不同功能的基材通过涂布复合工艺粘在一起，才能组合出符合要求的成品。可以说，涂布复合就是光伏背膜生产的心脏，工艺差一点，性能就差一大截，这么多年我见过太多厂子因为工艺不过关，产品出问题最后做不下去的。今天我就从从业者的角度，把这个工艺从基础到细节都说透。1光伏背膜涂布复合工艺的基础认知讲工艺之前得先把基础逻辑说清楚，为什么光伏背膜一定要用专门的涂布复合工艺，它在整个生产里到底占什么样的位置，这是所有从业者入门都要先搞懂的问题。1.1光伏背膜的功能对工艺的底层要求现在主流光伏组件的设计寿命早就从早年的25年提到了30年甚至更长，这对背膜的可靠性提出了近乎苛刻的要求，而所有可靠性的基础就是涂布复合的质量。我们常用的背膜基本都是多层结构，最常见的是三层结构：外侧是耐候氟膜，用来挡紫外线防腐蚀，中间是PET基材，用来做绝缘支撑，内侧是粘接层，用来和组件的EVA胶膜粘在一起，也有的高端产品是双面氟膜，阻水耐候性更好。涂布复合工艺要做的，就是把这些不同材质的层稳定粘合在一起，既不能破坏每层原有功能，还要保证几十年不开层不脱胶。普通的包装复合只要粘得住就行，我们这个不行，要扛得住零下四十度的低温，零上八十度的高温，还要扛得住高湿度高紫外线，任何一点小缺陷，比如漏涂、气泡、粘合力不够，用个三五年就会出问题，整个组件就报废了，所以从底层要求来说，光伏背膜的涂布复合就是精度、稳定性、耐候性的极致追求，一点都含糊不得。1.2涂布复合工艺在背膜全生产流程的核心地位完整的光伏背膜生产流程大概是：原材料入厂检测→基材表面预处理→涂布复合→熟化固化→分切切边→成品检测包装，涂布复合刚好卡在整个流程的核心位置，前面所有工序都是为它做准备，后面所有工序都是在它的基础上进行的。如果基材预处理没问题，但是涂布复合出了问题，比如厚度不均、有气泡、粘合力不够，后面再怎么调整都救不回来，只能报废。我十几年前刚入行的时候，我们厂有一次赶订单，涂布工调错了刮刀压力，结果整批十万米的背膜涂胶量不够，最后全部报废，损失上百万，那时候厂子规模小，差点伤了元气，从那以后我们厂就定了规矩，涂布工序的参数每小时必须复核一次，任何人都不能偷懒。所以说，对背膜生产厂来说，涂布复合工艺就是核心竞争力，把这个工艺摸透了，厂子才能站得住脚。2主流光伏背膜涂布复合工艺类型及特点经过这么多年的发展，现在行业里已经形成了几种成熟稳定的涂布复合工艺，不同规模不同定位的厂子会根据自己的产品选择对应的工艺，不存在绝对的好坏，只有适不适合。2.1逗号刮刀涂布复合工艺逗号刮刀是最早应用在光伏背膜生产的涂布工艺，原理也很简单，就是把胶水先涂在转辊上，然后用一个做成逗号形状的刮刀，把转辊上多余的胶水刮掉，控制胶水的厚度，再把胶水转移到基材上，立刻和另一层基材压合复合。这种工艺的优势很明显，设备结构简单，造价便宜，操作门槛低，对胶水的适应性强，不管是高粘度还是低粘度的胶水都能用，而且适合大涂胶量的产品。缺点也很突出，涂布精度比较低，厚度误差一般能到±3微米以上，而且很容易出现纵向条纹，产品平整度不够，一般用来做中低端对成本要求比较高的背膜产品，很多中小产能的厂子现在还在用这种工艺。我刚跟着师傅学艺的时候，学的就是调逗号刮刀，那时候全靠手感，刮刀压力差一点，涂胶厚度就差很多，师傅闭着眼摸一下背膜表面就知道压力对不对，我们那时候练了大半个月才能调出合格的料，真的是手上出功夫。2.2微凹版涂布复合工艺微凹版涂布是现在一线大厂生产高端背膜最常用的工艺，原理和凹版印刷差不多，就是用表面刻了微小凹坑的网辊，蘸上胶水之后，把凹坑里的胶水完整转移到基材表面，凹坑的深度是固定的，所以涂胶量精度非常高，一般误差能控制在±1微米以内。这种工艺的优势是涂布非常均匀，表面不会出现条纹，适合高速生产，现在主流的高速微凹涂布线一分钟能生产一百多米，效率很高，薄涂厚涂都能做，既能做普通的三层氟膜背膜，也能做高端的高阻水背膜。缺点就是设备投资比逗号刮刀高很多，对胶水的粘度要求特别严，粘度差零点几个帕秒就会出现涂不均匀的问题，而且微凹辊要定期清洗更换，维护成本也不低。我记得我们厂当年上第一条微凹涂布线的时候，光调试就调了一个多月，一开始老是出现小的鱼眼漏涂，找了半天原因，最后发现是胶水的温度控制差了两度，导致粘度不对，改了之后就好了，真的是差一点都不行。2.3狭缝挤出涂布复合工艺狭缝挤出是最近几年随着无溶剂胶水和轻量化背膜发展起来的新工艺，原理是把胶水通过计量泵打进狭缝模头，胶水从模头狭窄的缝隙里均匀挤出来，直接涂在基材表面，然后立刻和另一层基材压合复合，整个过程没有多余的胶水浪费。这种工艺的优势非常突出，首先是特别环保，用无溶剂胶水的话没有溶剂挥发，不需要长长的烘道，节能又环保，而且涂布精度比微凹版还高，厚度误差能做到0.5微米以内，适合做超薄轻量化的背膜，适配现在大尺寸高效率组件的轻量化要求，也能方便的涂一些特殊功能的胶水，比如导热胶水、高阻水胶水。缺点就是模头的加工精度要求特别高，一点点的偏差就会出现横向条纹，设备投资很高，换产品规格的时候调整模头比较费时间，适合大批量稳定生产同规格的产品，小批量多品种生产的话效率比较低。我们去年上了一条狭缝挤出的实验线，做出来的背膜均匀度真的比微凹还好，就是每次换规格都要调大半天，适合现在大厂做大批量的订单，小单子还是用微凹更划算。2.4热熔胶涂布复合工艺热熔胶涂布主要用在一些特殊用途的背膜上，比如叠瓦组件专用背膜、高阻水型封装背膜，原理是把固体热熔胶加热融化成流动状态，然后涂在基材上，趁热和另一层基材压合，冷却之后就完成粘合，不需要熟化，生产速度很快。优势是没有溶剂，完全环保，固化速度快，粘合强度高，而且耐水解性能特别好，做出来的背膜阻水性能比普通溶剂胶的好很多。缺点就是对温度控制要求特别严，温度高了胶水会老化变脆，温度低了融化不好粘不牢，而且设备的热辊维护成本比较高，早年做不了大宽幅，现在随着技术进步，也能做到两米多的幅面，适配大尺寸组件了。3光伏背膜涂布复合工艺的关键质量控制点不管用哪种工艺，核心的控制点都是相通的，这么多年我们总结下来，只要把这几个环节控住，产品合格率就能稳定在很高的水平。3.1基材预处理环节的控制很多新手觉得涂布就是涂胶水，基材预处理不重要，其实这是第一步也是最容易出问题的一步。不管是PET还是氟膜，生产和存放过程中表面都会析出少量低分子添加剂，还有灰尘杂质，表面张力也达不到要求，胶水粘不上去，所以一般都要做电晕处理。电晕的功率控制非常讲究，功率太低，表面张力不够，胶水粘不牢，后期很容易开层，功率太高，会把基材表面打坏，让基材变脆，耐候性下降。我们一般要求电晕处理之后表面张力要达到38达因以上，每两个小时就要用达因笔测一次，我刚上班的时候，这个测达因的活就是我的，一天跑几十次，那时候觉得麻烦，后来出了一次事故，一批基材电晕不够就上线了，做出来成品放了一个月，测试的时候就开层了，整批报废，从那以后我就知道，这个看起来不起眼的预处理，真的是一点都不能偷懒。除了电晕，基材走料的张力控制也很重要，张力太大，会把基材拉变形，复合之后不平整，张力太小，基材会打皱，出来的背膜全是褶子，整个幅面每个区段的张力差几牛都不行，必须反复调。3.2胶水体系与涂胶量的控制胶水是涂布复合的核心，不同的工艺对应不同的胶水体系，现在主流的有溶剂型、无溶剂型、热熔型三种，不管哪种，都要控制好参数。比如溶剂型胶水，要控制好固含量，固含量不对，烘干之后的干胶厚度就不对，还要控制烘道的温度梯度，不能一开始温度就很高，那样胶水表面会先结皮，里面的溶剂排不出来，成品溶剂残留超标，后期会腐蚀组件里的EVA胶膜，影响组件寿命，一般我们都是进口低温、中间中温、出口高温，慢慢把溶剂烘出来。涂胶量的控制更是核心，涂多了，胶水会从边部溢出来，粘辊，背膜表面不平整，还增加成本，涂少了，粘合力不够，容易分层开胶。一般来说两层复合干胶量大概是每平方米20到30克，三层复合每面是15到20克，差个两三克性能就差很多，我们现在都有在线测厚实时调整，就算这样，每隔半小时还要取样离线测一次，就怕在线检测出偏差。3.3复合压合环节的参数控制涂完胶水就是压合，把多层基材压在一起赶出气泡，让胶水均匀填满界面。这里主要控制压力和温度，压力太小，气泡赶不出来，粘不牢，用一段时间就会开层，压力太大，会把大部分胶水都挤出去，造成缺胶，同样会开层。温度要适配胶水的特性，溶剂型胶水一般压合温度在60到80度，无溶剂胶水要到80到100度，热熔胶温度更高。除了参数，压合辊的状态也很重要，压合辊必须保证平行，表面干净，要是有一点杂质疙瘩，或者不平行，就会一边压力大一边压力小，出来的背膜一边厚一边薄，还有条纹。我们每个月都会拆下来检查压合辊，测平行度，差个几丝就要调整，我之前就碰到过一次，压合辊粘了一块碎干胶，刮了一个小坑，出来的背膜就有一条连续的竖线，找了两个小时才找到原因，真的是一点小问题都能影响整批货。3.4熟化环节的匹配控制很多人觉得复合完就完事了，其实熟化才是胶水真正固化的过程，熟化参数不对，前面做的再好都白搭。不同的胶水熟化的温度和时间不一样，一般溶剂型胶水要在40到60度的熟化室放两三天，让胶水慢慢反应固化，无溶剂胶水温度高一点，时间短一点。要是熟化不够，胶水固化不完全，刚做出来测粘合力是够的，放几个月就会掉，要是熟化过度，胶水会变脆，低温环境下容易开裂。我们每次换胶水牌子或者换胶水型号，都要先做小试，测不同熟化时间的粘合力和耐候性，确定参数之后才敢批量生产，之前有一次新来的技术员，换了胶水还是按老熟化参数走，结果做出来的一批货，高温湿热测试之后就开胶了，还好出厂检测卡下来了，没有流到市场上，从那以后换胶水必做小试就成了我们厂铁打的规矩。4光伏背膜涂布复合工艺的发展趋势这些年光伏行业发展太快了，组件技术不断更新，对背膜的要求也不断变，涂布复合工艺也一直在跟着升级。首先就是往无溶剂环保方向走，早年基本都是溶剂型工艺，现在随着环保要求提高，还有技术成熟，无溶剂涂布、热熔涂布、狭缝挤出这些无溶剂工艺占比越来越高，不仅减少了溶剂排放，还降低了能耗，符合双碳的要求，现在一线大厂一半以上的产能都是无溶剂工艺了，这个趋势肯定会越来越明显。其次就是涂布精度越来越高，现在组件功率越来越大，对背膜的厚度均匀性、阻水性要求越来越高，原来±2微米的精度已经满足不了高端产品的要求，现在都要求±1微米甚至更高，对应的设备和工艺也在不断升级，高精度的微凹和狭缝工艺会越来越普及。最后就是要适配新的背膜结构，现在PO背膜、透明背膜、双玻背板这些新产品越来越多，不同的基材对涂布复合的要求不一样，比如PO基材表面能低，胶水不好粘，就需要开发对应的预处理和涂布工艺，还有现在组件幅面越来越宽，涂布线的幅面也从原来的一米多做到两米多，对工艺控制的要求也更高了。总的来说，光伏背膜涂布复合工艺看起来就是把