太陽能電池層壓過程可能出現(xiàn)的問題和解決辦法.doc

太陽能電池層壓過程可能出現(xiàn)的問題和解決辦法(2010/11/24 14:58)1.缺膠或樹脂含量不足表現(xiàn)形式： 外形呈白色，顯露玻璃布織紋。原因解決方法樹脂流動度過高預(yù)壓力偏高加高壓的時機(jī)不準(zhǔn)確粘結(jié)片的樹脂含量低，凝膠時間長，流動性大降低溫度或壓力降低預(yù)壓力層壓中仔細(xì)觀察樹脂流動狀況、壓力變化和升溫情況后，調(diào)整加全壓的起始時間。調(diào)整預(yù)壓力、溫度和加全壓的起始，以便在提高樹脂動態(tài)粘度的前提下，盡可能多地保留樹脂并排盡氣泡、填滿空隙2. 氣泡或起泡表現(xiàn)形式： 外觀有微小氣泡群集或有限氣泡積聚或?qū)娱g局部分離。原因解決方法預(yù)壓力偏低溫度偏高且預(yù)壓和全壓時間間隔太長樹脂動態(tài)粘度高，加全壓時間太遲揮發(fā)物含量偏高粘結(jié)表面不清潔流動性差預(yù)壓力不足熱板溫度偏低提高預(yù)壓力降溫，提高預(yù)壓力或縮短預(yù)壓周期應(yīng)對照時間-流動性關(guān)系曲線，使壓力、溫度和流動性三者相互協(xié)調(diào) 降低預(yù)壓力及升溫速度(延長預(yù)壓周期)或降低揮發(fā)物含量加強(qiáng)清潔處理工作提高預(yù)壓力或更換粘結(jié)片，檢查加熱器，調(diào)整熱板溫度層壓過程中的氣泡問題氣泡除層壓機(jī)下室漏氣外，經(jīng)常碰見一些雜物氣泡、膠紙氣泡、頭尾部氣泡，在找原因時很難做出準(zhǔn)確的分析判斷。1.先檢查層壓機(jī)的真空泵是否正常,再著有無漏氣處.機(jī)油是否長時間沒有更換.2.層壓機(jī)溫度.3.硅膠板檢查4.焊接時的助焊劑要清潔.5.EVA做試驗(yàn)（經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與EVA的品質(zhì)有很大關(guān)系,當(dāng)然經(jīng)過提高抽真空的時間和提高層壓時間,適當(dāng)降低溫度,應(yīng)該可以緩解氣泡的發(fā)生）3. 板面有凹坑、樹脂、皺折表現(xiàn)形式： 表面導(dǎo)電層有凹坑，但未穿透或表面導(dǎo)電層被樹脂局部覆蓋。原因解決方法壓板表面有殘留的樹脂或粘有粘結(jié)片碎屑 脫模紙或膜上有粘結(jié)片碎屑或塵土，或起皺，有皺折注意空調(diào)系統(tǒng)加強(qiáng)清理和檢查4 . 內(nèi)層圖形位移表現(xiàn)形式： 內(nèi)層圖形偏離原位，產(chǎn)生短(斷)路現(xiàn)象。原因解決方法內(nèi)層圖形銅箔抗剝強(qiáng)度低或耐溫性差或線寬過細(xì)預(yù)壓力過高樹脂動態(tài)粘度小改用高質(zhì)量內(nèi)層覆銅箔層壓板降低預(yù)壓力或更換粘結(jié)片5. 板厚不一致表現(xiàn)形式： 板厚不均勻或內(nèi)層板滑移原因解決方法同一窗口的成型板總厚度不同成型板內(nèi)印制板累加厚度差大熱板平行度差能自由位移且整個疊層又偏離中心位置調(diào)整到總厚度一致調(diào)整厚度差，選用厚度差小的覆銅板修整平行度，限制多余的自由度并力求安置疊層在熱板中心6. 板厚局部超厚表現(xiàn)形式： 板面局部起泡，凸起原因解決方法板內(nèi)夾入外來污物，塵土等固體顆粒熱板平整度差對操作環(huán)境加強(qiáng)管理修整平整7. 板超厚表現(xiàn)形式： 板厚超上限原因解決方法粘結(jié)片的數(shù)量多或玻璃布基偏厚或凝膠時間短預(yù)壓力不足檢查記錄，重做粘結(jié)片特性測定，決定是否需要更換或調(diào)整層壓時各項(xiàng)參數(shù)提高預(yù)壓力8. 板厚不足表現(xiàn)形式： 板厚低于下限原因解決方法與上相反，粘結(jié)片的數(shù)量少或玻璃布基偏厚或凝膠時間長預(yù)壓力太大檢查記錄，重做粘結(jié)片特性測定，決定是否需要更換或調(diào)整層壓時各項(xiàng)參數(shù)降低預(yù)壓力9. 層間錯位表現(xiàn)形式： 層與層之間連接盤中心偏移原因 解決方法內(nèi)層材料的熱膨脹粘結(jié)片的樹脂流動層壓中熱收縮層壓材料和模板的熱膨脹系數(shù)大控制粘結(jié)片的特性板材預(yù)先經(jīng)過熱處理選用尺寸穩(wěn)定性好的內(nèi)層覆銅板和粘結(jié)片（高溫布自身材料特性）10. 耐熱沖擊差表現(xiàn)形式： 受熱分層，起泡原因解決方法內(nèi)層導(dǎo)體粗化或氧化，質(zhì)量差粘結(jié)類型或性能有誤或存放變質(zhì)根據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)的處理11. 翹曲表現(xiàn)形式： 弓曲或扭曲原因解決方法非對稱結(jié)構(gòu)固化周期不足粘結(jié)片或內(nèi)層覆銅板的下料方向不一致力求設(shè)計布線密度和層壓中粘結(jié)片的對稱放置保證固化周期力求下料方向一致多晶硅太陽能電池組件層壓過程常見不良現(xiàn)象原因及分析 下面是實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的一些問題。提出問題：1、組件中有碎片。2、組件中有氣泡。3、組件中有毛發(fā)及垃圾。4、匯流條向內(nèi)彎曲。5、組件背膜凹凸不平。問題分析：1、組件中有碎片，可能造成的原因：1、由于在焊接過程中沒有焊接平整，有堆錫或錫渣，在抽真空時將電池片壓碎。2、本來電池片都已經(jīng)有暗傷，再加上層壓過早，EVA 還具有很良好的流動性。3、在抬組件的時候，手勢不合理，雙手已壓到電池片。2、組件中有氣泡，可能造成的原因：1、EVA 已裁剪，放置時間過長，它已吸潮。2、EVA 材料本身不純。3、抽真空過短，加壓已不能把氣泡趕出。4、層壓的壓力不夠。5、加熱板溫度不均，使局部提前固化。6、層壓時間過長或溫度過高，使有機(jī)過氧化物分解，產(chǎn)出氧氣。7、有異物存在，而濕潤角又大于90，使異物旁邊有氣體存在。3、組件中有毛發(fā)及垃圾，可能造成的原因：1、由于EVA、DNP、小車子有靜電的存在，把飄著空的頭發(fā)，灰塵及一些小垃圾吸到表面。2、疊成時，身體在組件上方作業(yè)，而又不能保證身體沒有毛發(fā)及垃圾的存在。3、一些小飛蟲子死命的往組件中鉆。4、匯流條向內(nèi)彎曲，可能造成的原因：1、在層壓中，匯流條位置會聚集比較多的氣體。膠板往下壓，把氣體從組件中壓出，而那一部分空隙就要由流動性比較好EVA 來填補(bǔ)。EVA 的這種流動，就把原本直的匯流條壓彎。2、EVA 的收縮。5、組件背膜凹凸不平，可能造成的原因：1、多余的EVA 會粘到高溫布和膠板上。問題解決：1、組件中有碎片：、首先要在焊接區(qū)對焊接質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，并對員工進(jìn)行一些針對性的培訓(xùn)，使焊接一次成型。、調(diào)整層壓工藝，增加抽真空時間，并減小層壓壓力（通過層壓時間來調(diào)整）。、控制好各個環(huán)節(jié)，優(yōu)化層壓人員的抬板的手勢。2、組件中有氣泡：、控制好每天所用的EVA 的數(shù)量，要讓每個員工了解每天的生產(chǎn)任務(wù)。、材料是由廠家所決定的，所以盡量選擇較好的材料。、調(diào)整層壓工藝參數(shù)，使抽真空時間適量。、增大層壓壓力。（可通過層壓時間來調(diào)整也可以通過再墊一層高溫布來實(shí)現(xiàn)。、墊高溫布，使組件受熱均勻。（最大溫差小于4）。、根據(jù)廠家所提供的參數(shù)，確定層壓總的時間，避免時間過長。、應(yīng)注重6S 管理，尤其是在疊層這道工序，盡量避免異物的掉入。3、組件中有毛發(fā)及垃圾：、做好6S 管理，保持周邊工作環(huán)境的整潔，并勤洗衣褲做好個人衛(wèi)生。、調(diào)整工藝，對疊層工序進(jìn)行操作優(yōu)化，將單人拿取材料改為雙人。、控制通道，裝好滅蚊燈，減少小飛蟲的進(jìn)入。4、匯流條向內(nèi)彎曲：、調(diào)整層壓工藝參數(shù)，使抽真空時間加長，并減小層壓壓力。、選擇較好的材料。5、組件背膜凹凸不平：、購買較好的橡膠膠板。、做好每次對高溫布的清洗工作，并及時清理膠板上的殘留EVA.。EVA的真空層壓工藝 EVA是晶體硅太陽電池封裝中應(yīng)用最廣泛的一種熱熔膠，真空層壓工藝就是針對 EVA的特性來設(shè)計的。這個工藝的主要目的就是使 EVA實(shí)現(xiàn)最優(yōu)程度的固化，并防止移位和氣泡的產(chǎn)生。本文所關(guān)注的就是所有材料準(zhǔn)備好了以后，放入層壓機(jī)中層壓的這一個具體過程。 1 EVA的基本特性 固化溫度。EVA是一種熱熔膠，即在常溫下， EVA是固體，沒有粘性。當(dāng)把 EVA加熱到一定溫度時，EVA會熔化粘結(jié)在與它接觸的物體上。用于太陽電池封裝的 EVA是專門設(shè)計的熱固性熱熔膠，即在加熱熔融的同時會發(fā)生固化反應(yīng)。當(dāng)溫度較低時，交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生的速度很緩慢，完成固化所需要的時間較長，反之需要的時間就比較短。因此要選擇一適宜的層壓溫度，使 EVA在熔融中獲得流動性，同時發(fā)生固化反應(yīng)。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，交聯(lián)度增加， EVA失去流動性，起到封裝的作用。 1.2 交聯(lián)度。用于太陽電池封裝的 EVA在層壓過程中發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，形成了三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通常，EVA的交聯(lián)度用凝膠含量來表示，凝膠含量是交聯(lián)的 EVA占總的 EVA的重量百分含量。實(shí)驗(yàn)上的測定方法有很多，常用的是二甲苯萃取法。 2 層壓機(jī)和層壓工藝 2.1 層壓機(jī)。層壓機(jī)是真空層壓工藝使用的主要儀器，它的作用就是在真空條件下對 EVA進(jìn)行加熱加壓，實(shí)現(xiàn) EVA的固化，達(dá)到對太陽電池密封的目的。對于層壓機(jī)來說需要設(shè)置的參數(shù)主要有四個： z 層壓溫度：對應(yīng)著 EVA的固化溫度。 .抽氣時間：對應(yīng)著加壓前的抽氣時間。又因?yàn)槌闅馔瓿珊缶褪浅錃饧訅旱倪^程，所以抽氣時間又對應(yīng)著加壓的時機(jī)。抽氣的目的，一是排出封裝材料間隙的空氣和層壓過程中產(chǎn)生的氣體，消除組件內(nèi)的氣泡；二是在層壓機(jī)內(nèi)部造成一個壓力差，產(chǎn)生層壓所需要的壓力（參見層壓機(jī)的工作原理）。 .充氣時間：對應(yīng)著層壓時施加在組件上的壓力，充氣時間越長，壓力越大。因?yàn)橄?EVA交聯(lián)后形成的這種高分子一般結(jié)構(gòu)比較疏松，壓力的存在可以使 EVA膠膜固化后更加致密，具有更好的力學(xué)性能。同時也可以增強(qiáng) EVA與其他材料的粘合力。 z 層壓時間：對應(yīng)著施加在組件上的壓力的保持時間，是整個過程中時間最長的一個階段。抽氣時間，層壓時間和抽氣時間之和就對應(yīng)著總的固化時間。 2.2 層壓工藝。層壓工藝要達(dá)到的要求是 EVA交聯(lián)度在 75-85%；EVA與玻璃和 TPT粘合緊密（剝離強(qiáng)度，玻璃 /EVA大于 30N/cm，TPT/EVA大于 15N/cm），電池片無位移，組件無明顯的氣泡。在具體操作上就是對主要就是對層壓機(jī)的幾個參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。這幾個參數(shù)的設(shè)置要考慮到很多的因素。下面從理想狀況和實(shí)際狀況兩個方面來介紹。 2.2.1 理想的層壓條件設(shè)置。圖 1是一個比較理想的層壓過程中的參數(shù)設(shè)置。它的要點(diǎn)就是在較低溫度下進(jìn)行抽氣，然后在較高的溫度下使 EVA固化。這個過程大概可以分成三步： .開始階段，層壓機(jī)的溫度保持在較低溫度， EVA熔化，有良好的流動性，但是交聯(lián)速度很慢。真空泵對下室抽真空，于是組件內(nèi)部的氣體迅速并且很容易的被抽走。上室保持真空，組件不受壓力。 z EVA固化階段。層壓機(jī)溫度升高到一個較高溫度，EVA發(fā)生快速的交聯(lián)1反應(yīng)。下室繼續(xù)保持抽真空，及時排出固化過程產(chǎn)生的氣體。同時上室充氣，上下室之間的壓力差使層壓機(jī)中的橡膠層對組件施加壓力。 .結(jié)束階段。EVA固化完成。先是上室抽真空，撤去壓力，然后下室充氣，開蓋。 這種工藝的的好處，一是低溫階段抽氣，可以得到比較好的抽氣效果；二是可以對 EVA的固化進(jìn)行比較好的控制。但是實(shí)際生產(chǎn)過程中這是很不受歡迎的，因?yàn)槊繉訅阂淮味家禍兀档揭欢囟热缓笤陂_始新的層壓過程。這既浪費(fèi)時間，又浪費(fèi)能源。所以在實(shí)際生產(chǎn)過程中往往是“一步到位”，直接設(shè)置到固化溫度。 2.2.2 實(shí)際的參數(shù)設(shè)置?！耙徊降轿弧钡膶訅汗に囯m然省時省力，卻也帶來了很多問題：一是開始階段溫度就很高， EVA會很快的熔化，這樣就不利于組件內(nèi)部間隙間的空氣被抽出，容易造成氣泡；二是開始階段溫度就很高， EVA會很快開始交聯(lián)，交聯(lián)度不能得到很好的控制。如何解決這些問題并達(dá)到封裝的要求，可以從下面幾點(diǎn)來看： 2.2.2.1 所使用 EVA的特性。參考 EVA的固化曲線，對層壓參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行指導(dǎo)。EVA的固化曲線是在一個恒定的溫度下測得的，與實(shí)際生產(chǎn)中 EVA的固化環(huán)境相似，近似反映了 EVA在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境下的交聯(lián)過程，所以具有很大的參考價值。圖 2 是在直接固化溫度下，利用無轉(zhuǎn)子硫化儀測得的某品牌 EVA的固化曲線（EVA在固化過程中的粘度不斷增大，硫化儀即是在 EVA固化過程中通過測試扭矩來反應(yīng) EVA的粘度變化，并由此來間接測定交聯(lián)程度的一種儀器。在硫化曲線中， ML為最小轉(zhuǎn)矩，代表膠料的最低粘度；MH為最大轉(zhuǎn)矩，代表膠料的最大交聯(lián)密度，對應(yīng)的 Tm為理論上的正硫化時間。 T10為焦燒時間，即轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+（MH-ML）*10%的時間；T90為正硫化時間，即轉(zhuǎn)矩達(dá)到ML+（MH-ML）*90%的時間。）。從圖中可以看出， EVA的扭矩隨著時間的變化是先下降，再上升。下降階段對應(yīng)著 EVA熔化階段，到最低點(diǎn)時 EVA的流動性最好。上升階段即為 EVA的固化階段，可以看出在開始上升時曲線很陡，表明交聯(lián)進(jìn)行的速度很快，隨2著交聯(lián)劑的消耗，交聯(lián)劑含量減小，交聯(lián)速度變慢。圖2 用無轉(zhuǎn)子硫化儀測得的EVA的固化（硫化）曲線，橫軸為時間，縱軸為轉(zhuǎn)矩S*。圖中所示的測試條件為 測試溫度：140；角度：5；測試時間：22min；測試結(jié)果：MH：14.739dN.m; ML:1.059dN.m;tc10:1:42; tc90:12:55; ts1:1:38; ts2:2:02.（本圖所示的只是一個具體的實(shí)例，不同品牌的產(chǎn)品，其固化曲線會有所不同） 從這個曲線可以得到以下關(guān)于層壓工藝的信息： .層壓溫度。層壓溫度可以說是最關(guān)鍵的一個因素，直接關(guān)系著組件的質(zhì)量?？梢韵葴y試 EVA在不同固化溫度下的固化曲線，然后參考這些曲線確定合適的固化溫度。 .下室抽真空的設(shè)置。這個設(shè)置主要有兩個方面要注意。.抽氣的關(guān)鍵點(diǎn)是動作要快，越早開始抽氣越好。圖 2中的 Tc10為 1：42，在這個時間之前的一段時間內(nèi)可以認(rèn)為是最佳的抽氣時間。在這段時間內(nèi) EVA或者為固態(tài)，或者為流動性好的液體狀態(tài)，組件內(nèi)部空隙里的殘存氣體可以比較容易的抽走。過了這段時間，隨著 EVA交聯(lián)程度的增加，流動性越來越差，殘存的氣體就被陷在了組件里面，很難再去處掉。這個最佳時間段是很短的，所以在層壓機(jī)內(nèi)放置樣品時速度一定要快，要做到迅速的放樣品，放好樣品后馬上合蓋，合蓋后馬上開始抽氣。抽氣之前的這個過程占用的時間越少，抽氣效果就會越好。另外由此還得到啟發(fā)：一， EVA的改進(jìn)中可以包括一個指標(biāo)，即焦燒時間。如果焦燒時間延長，就能增加操作的安全性，減少了氣泡的發(fā)生；二是增大真空泵的功率，加快抽真空的速度，這也是相當(dāng)于延長了 tc10。但是這個功率不能太大，否則大的氣流可能導(dǎo)致電池片的移位。.抽氣時間的長短。抽氣時間的長短關(guān)系到兩個問題，一是能否排盡殘存氣體，二是影響到加壓的時機(jī)。參考下面的加壓時機(jī)的說明。 .充氣的設(shè)置。充氣對應(yīng)著加壓，有三個地方要注意。 .加壓的時機(jī)。對應(yīng)著抽空時間，因?yàn)閷τ谧詣舆\(yùn)行的層壓機(jī)來說抽空后馬上對應(yīng)著上充氣，所以抽空時間對應(yīng)著加壓時機(jī)。加壓時機(jī)的控制應(yīng)該注意幾個方面：一，加壓不要過早。加壓過早的話， EVA流動性還很好，壓力的存在容易導(dǎo)致 EVA的流動，使電池片移位。二，加壓不要過晚。加壓過晚的話， EVA交聯(lián)程度已經(jīng)很高，高分子的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本形成，壓力對于增大 EVA的密度的作用不大。對于這個問題可以這樣考慮，當(dāng)交聯(lián)度達(dá)到某一個取值范圍時加壓最好，這個范圍對應(yīng)的時間就是最好的時機(jī)。目前就此還沒有一個共識，3可以做一些細(xì)致的研究。 .加壓的大小。壓力的大小對應(yīng)著充氣時間的長短，充氣時間越長，壓力就越大，反之越小。壓力大小的控制應(yīng)該注意幾個方面：一，壓力不能太大。壓力太大可能導(dǎo)致電池片被壓碎，另外也容易導(dǎo)致 EVA的流動，造成太陽電池移位。二，壓力不能太小。壓力太小，對 EVA固化后的致密度影響很小，起不到什么作用，對去處殘存氣泡的作用也不大，EVA與 TPT、EVA與玻璃之間的粘合力比較小。在操作過程中，應(yīng)該是在不造成太陽電池破裂和移位的情況下，盡量的增大壓力。 .層壓的時間。層壓時間主要關(guān)系到 EVA最后的交聯(lián)度。交聯(lián)度的測定由專門的方法，但是在設(shè)置層壓時間時可以參考