光伏组件加工工艺与质量控制
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光伏组件加工工艺与质量控制
郑 军
(衢州中等专业学校,浙江衢州324000)
摘 要:通过详细分析当前主流的太阳光伏组件加工工艺,提出了各工艺环节具体的工艺要求和一些需要注意的细节问题,并阐述了光伏组件生产过程中存在常见问题与相应的质量控制措施。
关键词:光伏组件;加工工艺;质量控制
中图分类号:T G749 文献标志码:A
Processing T echnology and Q uality Control of PV Modules
ZH EN G J un
(Quzhou Specialized Secondary Schools,Quzhou324000,China)
Abstract:In this paper,by analyzing the processing technology of current mainstream solar PV modules in detail,the specific process requirements and details that need to be attention were carried out.Finally,the common problems and ap2 propriate quality control measures during PV modules production were introduced.
K ey w ords:PV modules,Processing technology,Quality control
光伏组件加工工艺是太阳能光伏产业链的重要组成部分,通过将一片一片脆弱的太阳能电池片封装,使其可在恶劣的户外环境下可靠运行。当前主流光伏组件的加工工艺采用的封装形式是EVA胶膜封装,它由电池片检测、电池片单焊、电池片串焊、组件层叠、组件层压、安装边框和安装接线盒、成品测试和包装入库等多道工序构成。各道工序环环相扣,因此,各道工序工艺水平高低都直接影响产品的质量和档次。
1 光伏组件各加工工序的工艺及要求
第1道工序为电池片检测。作为光伏组件加工环节的主要原材料———电池片的性能直接决定光伏组件质量好坏,因此,除对它的外观、色差和电阻率检测外,还要测试电池在特定光照、温度条件下的输出电流、输出电压和稳定耐用性等参数,它的测试主要通过专业仪器和设备完成,要求仪器的重复精度≤1%,以确保测量的准确性。
第2道工序为电池片单片焊接。焊接时,左手捏压焊带一端约1/3处,将焊带平放在电池片的主栅线上,焊带的另一端接触到电池片上的第一条栅线上,也就是电池片右边边缘约2mm处;右手拿烙铁,从左至右用力均匀地沿焊带轻轻压焊。焊接时烙铁头的起始点应在单片左边边缘或超出边缘的0.5mm处;焊接中烙铁头的平面应始终紧贴焊带。焊接应牢固、无毛刺、无虚焊及锡渣,表面光滑美观。
第3道工序为电池片的串焊。操作工艺为:将规定数量已单焊好的电池片,背面向上排在模板上,用一只手轻压住2块电池片,使其贴在加热模板上,相互紧靠,依照规定间距(一般2±0.5mm)将后一电池片引出的焊锡条用烙铁压焊在前一电池片的背电极上。在焊接时要求焊锡条焊接平整,外观平直,无凸起焊锡疙瘩,无虚焊现象。
第4道工序为层叠。将清洗好的钢化玻璃抬到叠层工作台上,钢化玻璃的绒面朝上,在钢化玻璃上平铺一层EVA,EVA在钢化玻璃四边的余量≥5 mm;注意要将EVA的光面朝向钢化玻璃绒面,在EVA上放好符合组件板型的定位模板,电池串分别与头、尾端模板对应。根据模板上所标识的正负极符号,将电池串正确摆放在EVA上,电池串的减反射膜面朝下。电池串放置到位后,按照图样要求及定位模板,用钢板尺对电池片的距离进行测量,并调整电池串的位置。按照组件拼接图及电压要求,正确焊接汇流带,将条形码贴于TP T小条上,并将小条放于汇流带引出位置并紧贴电池片边缘,使汇流带从小条的开口处穿过,此时条形码面对钢化玻璃,在汇流带与TP T小条直接接触的地方垫一层EVA 小条,铺好EVA,其绒面朝向电池串,再铺好TP T。
第5道工序为层压。按照层压机设备操作规程启动层压机,根据EVA特性调整层压温度和抽空时间,在操作记录单上记录温度、压力等技术参数;在层压机内加热板上放1~2层水发布,将拼接好的组件钢化玻璃朝下送入层压机加热板中间,再放上一层高温水发布,盖上环氧树脂板,按下合盖按钮,层压机进入自动控制系统。当层压结束后,层压机自动开盖,及时取出加工完成的组件。要求组件内芯片无垃圾、碎片、裂纹和并片,组件内0.5~1mm2气泡不超过1个,1~1.5mm2气泡不超过3个。
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《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究 2010年 第3期
第6道工序为安装边框。在铝合金边框凹槽内均匀地打上硅胶,硅胶厚度以1mm为宜,在室温下固化45min后,将组件嵌入铝合金凹槽中,用螺丝刀将不锈钢自攻螺丝拧入铝合金安装孔,在组件背面TP T与铝合金交界处均匀涂上硅胶,在室温下进行固化,在相应规格的接线盒背面和引出线根部,周围均匀打上硅胶,粘上接线盒,把引线从接线盒内引出,待硅胶固化后把引线接入接线盒。要求:边框安装平整不弯曲,铝合金直角连接处缝隙不大于0.2 mm,铝合金框2条对角线误差小于3mm。
第7道工序为安装接线盒。首先将引出端的汇流带短接,对层压完毕的组件进行放电,在接线盒边缘距组件边缘≥20mm处引出的汇流带,将接线盒平放工作台上。背面朝上用注胶枪将硅橡胶均匀地打在接线盒的四周,并在接线盒的出线孔周围也均匀的打上一圈硅胶,将接线盒固定于组件背板上回流带引出端的正中间,要求位置端正并压紧。然后用金属镊子辅助,将汇流带接入接线孔,汇流带插入相应的接线孔后,用金属镊子试着拽动,检验插接已经接好的汇流带是否牢固,并调整裸露在外的回流带位置,避免发生断路。
第8道工序为成品组件测试。按照太阳能组件测试仪操作规程进行测试,首先用标准组件在相同环境下对太阳能组件测试仪进行校准,并做好校准记录。放入待测试的光伏组件,连接好正负极,对组件进行测试,通过对比和分析,计算出组件的电性能参数,并在相应的位置进行记录和标注。
2 光伏组件产品常见问题与质量控制
光伏组件加工的企业众多,很多企业由于使用的生产设备、采用的工艺、选用的材料和管理等方面原因,生产的组件常常存在质量问题和质量隐患。主要表现在虚标组件功率、组件电性能一致性差、功率衰减严重、热斑现象严重、EVA大面积发黄、组件内部腐蚀、电池片栅线消失、背板鼓包等方面的问题。由于组件失效,轻者光伏组件达不到使用年限的要求,重者可致发生严重的安全事故。我们通过对常见问题的分析和试验,认为有以下方面的因素。211 电池片原料的因素
组件电性能一致性差,功率衰减严重很大程度上与电池片相关,有些组件标称使用期为25年,但2~3年后就出现了明显电性能一致性差、功率衰减严重的问题,从而达不到使用年限的要求。其主要原因为:电池片的质量不过关,品质不高;检测和分检标准不高,或执行标准不严格。我们认为在整个太阳电池组件生产的过程中,既然电池片的成本占到总成本的80%以上,那么尽量选用高品质的电池片是整个组件生产中首要的质量保证和前提。212 EVA方面的因素
组件内EVA大面积的黄变、热斑现象的产生,现象上是组件内部的EVA与其它物质发生了化学反应,但本质上是由EVA的材料品质不良、生产工艺不当和EVA储存环境差引起的。如果EVA的关联度不良,性能不稳定,抗紫外线性能很差,组件在使用过程中很容易发生热胀冷缩,有的导致电池片接触电阻增大,有的导致电池片隐裂或短路,在强光的照射下,组件内局部温度可能迅速升高,甚至出现电池片爆裂,最终导致太阳电池组件的失效。另外光伏组件电性能的下降也跟EVA品质具有较大的关联性。因此,在使用EVA的过程中,要严格控制好储存环境,应将其放置于恒湿、恒温、避光、密封的环境中,打开包装后应在24h内使用完毕。
213 助焊剂的因素
组件内部腐蚀、汇流条连接失效很大程度与助焊剂相关,许多生产厂家在选用助焊剂时过于强调助焊效果,忽视助焊剂的腐蚀性因素,在使用中,助焊剂在电池片表面与EVA直接接触,时间一长就会导致问题的产生。正确的方法是选用中性的免清洗助焊剂,提高焊接工艺要求,减少残留物的产生。214 生产环境与生产设备的因素
保证工作环境的温度、湿度和洁净度,才能生产出高质量的组件产品。如在国内组件加工和生产过程中,其中很多工序采用的是人工操作,容易产生人体污染,工艺中要求,每道工序都应避免裸手直接接触电池片。生产设备的可靠性和先进性也是重要的一方面,如在层压工序中,对层压设备的性能选择很重要,其温控精度≤±1℃,温度不均匀性≤±2℃,才能保证组件内无气泡和产品质量。
215 加工工艺的因素
在焊接工艺中,焊接的温度和焊接的时间可能会影响太阳电池组件的焊接质量,温度太低可能导致操作效率低下,并可产生虚焊;温度太高,会使电池片产生变形,导致碎片的产生。实践证明,在单焊工序中,焊接温度应保持在370~385℃之间为最佳。又例如在层压工艺中,通过真空泵将组件内的空气抽出后,加热的温度也直接影响电池组件的层压质量,温度太低组件内部材料粘接力度会降低,温度太高又可能对组件内的材料产生质变等影响,实践证明,加热温度应保持在150~155℃之间最佳。
3 结语
总之,只有高品质的原材料、高标准的生产环
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・《新技术新工艺》・热加工工艺技术与材料研究 2010年 第3期