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在太陽能光伏板生產(chǎn)的工藝流程中,電池片的制造固然是技術(shù)核心,但決定其能否在嚴(yán)苛自然環(huán)境中穩(wěn)定發(fā)電25年以上的關(guān)鍵,則在于光伏組件封裝環(huán)節(jié)。如果說電池片是組件的“心臟”,那么封裝工藝就是為其量身打造的“鎧甲”。太陽能光伏板生產(chǎn)的工藝流程的最終價值實現(xiàn),極大程度依賴于封裝工藝的精湛與可靠。
光伏組件封裝并非簡單的物理拼裝,而是一項融合材料科學(xué)、精密工程和長期可靠性驗證的系統(tǒng)工程。它承擔(dān)著多重核心使命:
物理防護:抵御風(fēng)霜雨雪、冰雹沖擊、機械載荷(如積雪、強風(fēng))以及運輸安裝中的震動。
環(huán)境隔絕:構(gòu)建嚴(yán)密的“密封艙”,徹底隔絕水汽和腐蝕性氣體(如鹽霧、SO?),防止電池片及金屬導(dǎo)線氧化、腐蝕和PID(電勢誘導(dǎo)衰減)發(fā)生。
電氣安全:確保內(nèi)部高壓電流的安全導(dǎo)出,提供堅固的絕緣屏障,防止漏電和觸電風(fēng)險。
光學(xué)優(yōu)化:最大化透光率,減少光損失,并保障組件在各種光照條件下的長期光學(xué)穩(wěn)定性。
熱管理:促進組件工作時的熱量散發(fā),維持合理的工作溫度,減緩性能衰減。
太陽能光伏板生產(chǎn)的工藝流程中,光伏組件封裝的核心步驟環(huán)環(huán)相扣,精度要求極高:
1. 精密焊接與電池串互聯(lián)
封裝流程始于單體電池片的連接。高精度焊接設(shè)備(如自動串焊機)利用涂錫銅焊帶(互聯(lián)條),將分選后性能一致的電池片按設(shè)計要求(通常是6、9或12片一組)串聯(lián)焊接成電池串。焊接溫度、壓力和時間的精準(zhǔn)控制至關(guān)重要,既要形成低電阻、高強度的歐姆接觸,又要避免熱應(yīng)力導(dǎo)致的隱裂(Micro-crack)。隨后,根據(jù)組件設(shè)計的功率和電壓電流特性(如60片、72片或半片/疊瓦設(shè)計),將多串電池串通過匯流帶進行精確的并聯(lián)排布,平鋪在超白高透光伏玻璃上。玻璃不僅作為承重基板,其低鐵含量和高透光率(通常>91.5%)對最大化光能捕獲意義重大。
2. 關(guān)鍵材料的疊層鋪設(shè)
在排布好的電池串上方,依次覆蓋關(guān)鍵封裝材料:
上層EVA膠膜:覆蓋在電池串上方。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)在層壓過程中熔化、流動、交聯(lián)固化,是粘接玻璃、電池片和背板的核心介質(zhì)。其透光率、交聯(lián)度(通常要求>75%)、抗紫外老化性能和抗PID性能直接影響組件的長期可靠性。高品質(zhì)EVA能有效緩沖應(yīng)力,抑制水汽滲透。
高性能背板:位于最底層。主流結(jié)構(gòu)為含氟背板(如TPT、KPK結(jié)構(gòu):Tedlar聚氟乙烯(PVF)/PET聚酯/Tedlar聚氟乙烯(PVF)或PVDF聚偏氟乙烯基背板),提供卓越的耐候性、絕緣性和水汽阻隔性(低水汽透過率WVTR)。雙玻組件則使用另一層玻璃代替?zhèn)鹘y(tǒng)背板,耐候性和抗PID性能更優(yōu),但重量增加。
3. 層壓封裝:塑造“密封艙”的核心工藝
疊層好的材料送入層壓機,這是光伏組件封裝中最關(guān)鍵的熱壓成型步驟。工藝過程精密控制:
抽真空:移除層間空氣,防止氣泡產(chǎn)生導(dǎo)致分層或局部過熱。
加熱加壓:在精確控制的溫度(約140-150°C)和壓力下,EVA熔化并充分流動,浸潤包裹電池片和焊帶。
交聯(lián)固化:EVA在熱作用下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),由熱塑性轉(zhuǎn)變?yōu)闊峁绦詮椥泽w,形成堅韌、透明、粘接力極強的密封體。整個層壓過程時間、溫度、壓力曲線的精確設(shè)定,是確保封裝質(zhì)量均勻一致、無氣泡、無脫層、無電池片隱裂擴大的核心。
4. 裝框與接線:賦予強度與接口
邊框安裝:層壓件冷卻后,其邊緣需要安裝陽極氧化鋁合金邊框。邊框通過專用角碼和硅酮結(jié)構(gòu)密封膠(或雙面膠帶)與層壓件牢固粘接。邊框提供至關(guān)重要的機械強度,便于組件在支架系統(tǒng)上的安裝固定,并保護層壓邊緣免受外力損傷和濕氣侵入。
接線盒安裝與連接:在組件背面指定位置安裝防水防紫外線的接線盒。盒內(nèi)通常內(nèi)置旁路二極管(防止熱斑效應(yīng))。將組件內(nèi)部電池串引出的正負(fù)極匯流條(通常為涂錫銅扁帶)穿過背板預(yù)留孔,引入接線盒內(nèi)部,與盒內(nèi)接線端子牢固焊接或插接。接線盒是組件電力輸出的接口,其密封性、散熱能力、二極管的品質(zhì)和連接的可靠性直接關(guān)系到系統(tǒng)安全和發(fā)電效率。最后用硅酮密封膠對引線孔和接線盒邊緣進行嚴(yán)格密封。
5. 終極檢驗:品質(zhì)與性能的守門人
封裝完成的組件必須經(jīng)過一系列嚴(yán)格測試,方能出廠:
外觀檢查:人工或AI視覺檢測表面污漬、劃傷、氣泡、異物、電池片破損、焊帶偏移、邊框損傷等。
EL(電致發(fā)光)成像檢測:對組件通電,利用電池片通電自發(fā)光的特性,通過紅外相機拍攝高清圖像。EL能清晰顯示肉眼不可見的電池片隱裂、斷柵、碎片、虛焊、黑心片、燒結(jié)缺陷、材料污染等內(nèi)部隱患,是封裝工藝質(zhì)量(特別是焊接和層壓)的核心檢測手段。
IV性能測試:在標(biāo)準(zhǔn)測試條件(STC:1000W/m², AM1.5, 25°C)下,測量組件的最大輸出功率(Pmax)、開路電壓(Voc)、短路電流(Isc)、填充因子(FF)等核心電性能參數(shù),確定其功率等級并標(biāo)貼銘牌。此測試驗證整個太陽能光伏板生產(chǎn)的工藝流程的最終成果。
絕緣耐壓測試:施加高電壓于組件電路與邊框/地之間,檢測其絕緣電阻是否滿足安全標(biāo)準(zhǔn)(通常要求>40MΩ),并驗證能承受規(guī)定時間的高壓不擊穿(如>3000VDC),確保使用安全。
濕漏電流測試:模擬潮濕環(huán)境,驗證組件在淋雨或高濕條件下的絕緣安全性。
太陽能光伏板生產(chǎn)的工藝流程在封裝環(huán)節(jié)畫上句點,但這恰恰是組件漫長服役生涯的起點。光伏組件封裝工藝的水平,直接決定了這塊“綠色能量板”能否在屋頂、戈壁、海洋甚至太空等復(fù)雜環(huán)境中,持續(xù)、穩(wěn)定、安全地輸送清潔電力。隨著雙玻、透明背板、疊瓦、多主柵(MBB)、無主柵(0BB)等新技術(shù)的應(yīng)用,封裝材料和工藝也在不斷創(chuàng)新演進,持續(xù)提升組件的功率密度、可靠性和使用壽命。深刻理解并不斷精進封裝工藝,是光伏產(chǎn)業(yè)兌現(xiàn)“度電成本持續(xù)下降”和“全生命周期高可靠性”承諾的堅實保障。
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