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1、,层压机工艺设备简介,一.层压工序的目的和作用,内容提要,二.层压机如何实现层压的工艺要求,三.层压不良品案例分析,四.设备改善案例分析,避免电池的损坏 保障使用年限 有足够的机械强度，能经受在运输、安装和使用中发生的碰撞，振动及其它应力，组合引起的电性能的损失小 能够承受户外环境测试 满足组件TUV/UL认证的需求 IEC 61646 IEC61730,一.层压工序的目的和作用,层压机的作用：把焊好铝带的前电池板、EVA胶膜、背板玻璃压合到一起，压合后达到以下目的： 1）、层压后电池表面无气泡，无移位，无异物 2）、相融物质要融为一体 3）、无法相融物质间要有一定的粘结强度。,非晶硅薄膜层压
2、材料,交联固化：线型或支链型高分子链间以共价键连接成网状或体型高分子的过程。,自由基：也称游离基，是含有一个不成对电子的基团。（RO 在PV使用的EVA在生产过程中添加有过氧化物交联剂（图中,ROOR），RO 为加热分解的自由基团，H为EVA长链上的氢。其本质,为自由基夺氢反应。,EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物),EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物) EVA （EVA单体） 指的是乙烯乙酸乙烯酯共聚物，由于在乙烯分子链上引入了 极性的乙酸基团(CH3C00-)，并且作为短支链分布在主链上，使 得PE分子链的对称性和规整性降低，分子链间的距离增加，这,些结构的变化导致EVA的性能与LDPE（低密度聚乙烯
3、）明显不同。, EVA具有优良的柔韧性，耐冲击性，弹性，光学透明性，低温 绕曲性，黏着性，耐环境应力开裂性，耐侯性，耐化学药品性， 热密封性。,后处理：将表面涂覆有助剂的EVA片材经烘干设备烘干后即得到EVA胶膜，再绕卷封装。,涂覆助剂：在具有网格花纹的辊筒的挤压下，涂覆混合均匀的助剂。,挤出成型：将搅拌均匀后的原料通过挤出设备形成挤压EVA片材。,原料搅拌：将乙烯-乙酸乙烯共聚物与助剂（硅烷偶联剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、过氧,化物交联剂等等）,生产工艺流程（简介）,EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物),PV使 用的 EVA 中VA 含量 大约 为 33%,当MI一定时，VA的弹性，柔软性，
4、粘结性，相溶性和透明性提高，VA的含量降低，则接近聚乙烯的性能。,当VA含量一定时，MI降低则软化点下降而加工性和表面光泽改善，但是降低强度，分子量增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。,EVA的性能主要取决于分子量（用熔融指数MI表示）和醋酸乙烯脂（以VA表示的含量。,另一方面，EVA在生产过程中加入了硅烷偶联剂，使EVA和玻璃粘合产生化 学键后, 消除了机械界面, 以本身优良的透光性能改善了玻璃的透光率, 起着 增透的功能作用, 从而有利于太阳电池光电转换效率的提高，E V A 吸收了大 部分紫外光既保护了E V A本身, 也保护着太阳电池背材T PT。,增加其与无机物之间的粘 结能力, 当太
5、阳电池封装 热压时, 该组份便和EVA发 生化学接枝反应, 并和玻 璃发生化学键合, 把玻璃 和EVA 拉在一起, 产生高 强度且持久粘合, 保证太 阳电池在户外长年日晒雨 淋也不致脱粘。,EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物),层压过程大概可以分成三步：, 开始阶段，层压机的温度保持在较低温度，EVA 熔化，有良好,的流动性，但是交联速度很慢。真空泵对下室抽真空，于是组 件内部的气体迅速并且很容易的被抽走。上室保持真空，组件 不受压力。, EVA 固化阶段。层压机温度升高到一个较高温度，EVA 发生快,速的交联反应。下室继续保持抽真空，及时排出固化过程产生 的气体。同时上室充气，上下室之间的压力差使
6、层压机中的橡 胶层对组件施加压力。, 结束阶段。EVA 固化完成。先是上室抽真空，撤去压力，然后,下室充气，开盖。,EVA 的固化曲线：,EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物) EVA交联机理：,EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物) EVA的光热降解包括, Norrish，产生乙醛和其他一些气体如：一氧化碳，二氧化碳，甲烷。 Norrish，基于脱乙酰的机理上认为，乙酸乙烯基从EVA主链上脱落形,成乙酸和主链聚烯烃大分子。聚烯烃分子中的共轭双键是生色基团，它会使,EVA分子变色，并且随着共,轭体系的延长，颜色会从浅 黄到深褐色逐渐增加深。而 且反应生成的乙酸将腐蚀金 属器件，如汇流条，电极。,Norrish
7、和Norrish反应,EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物) 为了抵抗以上几种反应和使EVA适度交联，在EVA配方中加入各种助剂： 抗氧化剂（阻止自由基引发反应） 热稳定剂（消化热反应生成的对体系有害的物质） 光稳定剂（吸收某一波段的光线，转化成无害的热能，捕获光氧反应产生的自由基）,（产生自由基，促进EVA的交联固化）,硅烷偶联剂（增加其与无机物之间的粘结能力, 当太阳电池封装热压时, 该组份便和EVA发生化学接枝反 应, 并和玻璃发生化学键合, 把玻璃和EVA 拉在一起, 产生高强度且持久粘合。 过氧化物交联剂 （在一定温度下引发EVA的交联固化反应） 阻聚剂：（某些物质能与初级自由基和链自由基作
8、用生成非自由基物质,或生成不能再引发单体的低活性自由基, 使聚合速率为0）,判定EVA与电池基板和背板玻璃强度需通过以下两个实验：,一.剥离强度测试,交联后，胶膜与玻璃的粘结强度：60N/cm； 胶膜与TPT复合膜的粘结强度：40N/cm,二. EVA 交联度试验,3)试样制备 取胶膜一块,将TPT/胶膜/胶膜/玻璃叠合后,按平时一次固化工艺固化交联,（或者按厂家工艺要求固化交联）将已交联好的胶膜剪成 小碎片待用,2)试剂 二甲苯 A.R级),1)仪器装置及器具 容量为500ml到1000ml,24”磨口圆底烧瓶;带24”磨口的回流冷凝管;配温度控制仪的电加热套或电加热油浴;真空烘箱;用0.1
9、25mm(120目)不锈钢丝网,剪取80mm40mm,对折成40mm正方形,两侧对折进6mm后固定,制成顶端开口的袋.,交联度检验,C=1-（W3-W4）/（W2-W1）100%,式中:,C交联度(%),W1空袋重量(g),W2装有试样的袋重(g) W3试样包重(g),W4经溶剂萃取和干燥后的试样包重(g).,层压的工艺条件：,A.温度； B.压力； C.真空度； D.时间；,对应着层压机的主要结构,A.温度控制系统： BC.真空系统： D.PLC工控系统： 另外还有传输系统和液压系统：,架体,下箱,上室真空,下室真空,上盖,传输系统：指的就是控制传输组件进料和出料以 及层压段的电机 液压系统
10、：指的是控制层压段的上盖和下盖,4个液压油缸,层压工艺条件之一：温度,1.层压段热板传递温度给组件 2.热板上的温度是靠循环的导热油传递的,主机：强制循环电加热器、高温油泵、三相异步电机、过滤器,温控仪：温控仪可将实际探测到的温度与设定温度比较后输出控制指令改变继电器的通断。 热电偶：热电偶是一种感温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。,膨胀油箱：缓冲系统运行压力；对加热体起到停电应急保护作用；由注油口向系统注油,导热油电加热器的性能,1、能在较低的运行压力下(0.5Mpa)，获得较高的工作温度(320),降低了用热设备的受压等级，可提高系统
11、的安全性。 2、加热均匀柔合，温度调节采用PID自整定智能控制，控温精度高(1)，可满足高工艺标准的严格要求。 3、体积小，占地少，可安装在用热设备附近，不需专设锅炉房，不需要设专人操作，可降低设备投资及运行费用，回收投资快。 4、运行控制及安全监测装置齐全完备，升温过程全自动控制，操作简捷，安装方便。 5、闭路循环供热，热量损失小，节能效果显著，无环境污染，使用范围广。 6、备有低温型(180),中温型(300)，高温型(320)，产品规格全，用户选择范围广。,导热油电加热器的特点,1、使用方便：系统全自动控制，无需专人值守。 2、安全：系统包括温度自动控制、上下班自动程序控制、液位 自动控
12、制压差控制报警、压力自动控制，超温报 警、故障自动检测等多项控制使系统特别安全可靠。 3、使用寿命长： a.炉体为管架结构，导热油强制循环，流速均匀； b.低于2W/cm2的电热管表面热负荷； c.电加热器之内法兰盘内侧100mm的非加热段； d.电加热器与接线盘之间设有隔热 （以上措施延长了导热油及电加热管的寿命 ） 4、安装方便：炉体、循环泵、过滤器、油气分离器、仪表、阀门出厂已组装为一体，安装时只需连接用热设备、膨胀罐即可,以上三式中： P计 电加热器所需功率 （KW)； Q散 在设定温度下容器的散热量（KW）； C1 被加热介质的比热。（Kcal/(kg) C2 容器（系统）的比热。（
13、Kcal/(kg) M1 被加热介质质量。（Kg）； M2 容器（系统）质量（Kg）； T 设定温度与初始温度的差值()； t 从初始温度加热介质至设定温度所规定的时间（h）； F 加热介质流量，（一般取最大流量）（m /min）； S 散热面积（m2） ； q损 （保温）材料在设定温度下单位面积上的热损失量（Kwh/m ）,层压工艺条件之二：压力和真空度,下腔室,上腔室,抽真空管道,真空系统包括真空泵、控制阀和量表,旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和弹
14、簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。,旋片泵,罗茨泵具有以下特点： 在较宽的压强范围内有较大的抽速； 起动快，能立即工作； 对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气不敏感； 转子不必润滑，泵腔内无油； 振动小，转子动平衡条件较好，没有排气阀； 驱动功率小，机械摩擦损失小； 结构紧凑，占地面积小； 运转维护费用低。,罗茨泵,气动蝶阀、充气阀、电磁阀、真空管道、油水分离器、压力表、莱宝真空表、真空硅管,层压工艺条件之三：时间,控制柜：继电器、接触器、PLC温度模块等,PLC电气控制系统,电气系统主要分为电路部分、油路部分和气路部分。,3.电路部分： 整个电路部分主要有AC
15、380V、AC220V、DC24V、DC12V进行能量的传输或信号的控制。利用继电器逻辑电路结合PLC信号实现工艺动作。加热部分和工艺动作部分分开控制、有机结合，进一步简化了逻辑电路，使系统稳定性进一步提高。系统设有各种安全保护装置，有的甚至设有多重安全保护。如：加热控制系统，一旦油温超出设定范围，热继电器会执行保护动作，停止加热；PLC会停止给可控硅的触发板加热信号，停止加热；也可手动按加热停止按钮，停止加热。另外，整个系统还设有各种报警电路，一旦问题发生或将要发生，都会进行报警提示，并显示在控制面板上。,1.油路部分： 液压缸带动上盖的上升和下降，而液压缸通过液压站驱动。整个能量传递正是通
16、过油路实现，通过液压站的换向电磁阀改变油路的流向，进而控制上盖的上升和下降。另外，加热器和热板间也是通过油路相连，热油循环流动，实现能量的传递。 2.气路部分： 气路部分相对简单，主要通过两位三通电磁阀控制毛刷电池阀的来回移动。另外，还有供给气动蝶阀的气源。,层压不良品案例分析：,备注：以上不良品图片不包含设备异常发生的不良,以下图片是设备故障发生后进行了抢救但还是产生的不良品,气泡,现象： 1.气泡分类-大量气泡和小气泡，大量气泡常发生在设备故障时，小气泡一般都是偶然性发生 2.细心观察气泡产生大多数都是在铝带边缘或者是拐角处，引出线高温胶布四周,思考：为什么气泡会总是在铝带或者是高温胶带四周，难道是因为这个地方跟组件的其他地方有很小的高度差？,因此，我们用组前的报废片做实验，在组
