柔性太阳能电池封装工艺简介

层压机作用
• 层压机的作用就是要把这些物质压合在一起，并 要求压合后，达到以下目的： 1）、层压后无气泡 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。
层压机的工艺流程
• • • • • • • 工艺条件： a.压力； b.温度； c.真空度； d.时间； 这4个条件是层压机封装太阳组件的必备条件。 工艺流程：
键合工艺
• 楔键合工艺既适用于Au丝，也适用于Al丝。二者 的区别在于Al丝采用室温下的超声波键合，而Au 丝采用150℃下的热超声键合。楔键合的一个主 要优点是适用于精细尺寸，如50um以下的焊盘间 距。但由于键合工具的旋转运动，其总体速度低 于热超声球键合。最常见的楔键合工艺是Al丝超 声波键合，其成本和键合温度较低。而Au丝楔键 合的主要优点是键合后不需要密闭封装，由于楔 键合形成的焊点小于球键合，特别适用于微波器 件。
• 5)将固定完毕后的太阳能组件面朝下平铺，底面布基覆盖 在最上层； • 6)再使用层压机进入热压环节将其封压； • 7)取出组件，将其边缘裁切整齐； • 8)制作出线部分，扎带部分。 • 经过热压处理，将太阳能电池芯片粘接于柔性载体(如布 基)或保护膜中，可任意弯曲折展，轻巧便于携带。其表 面附着透光性良好的乙烯-聚四氟乙烯(ETFE)保护膜，使 产品具有高抗污、防腐蚀、抗拉伸、耐摔砸、耐热绝缘等 特点。
薄膜太阳能电池封装工艺简介
目录
• 一、薄膜封装工艺概述 • 二、柔性薄膜封装工艺简介 2.1 键合工艺介绍 2.2 覆涂贴膜工艺介绍 2.3 层压工艺介绍 2.4 高压釜工艺介绍
封装工艺概述
• 薄膜非晶硅电池的封装方法多种多样，如 何选择，是要根据其使用的区域，场合和 具体要求而确定。 • 不同的封装方法，其封装材料、制造工艺 是不同的，相应的制造成本和售价也不同 。下面介绍目前几种封装方法：
键合设备
覆涂贴膜工艺
• 1、直接复合法 • 采用涂胶复合生产工艺，在PET薄膜两面涂布胶 水后与PVDF薄膜复合，PVDF为30μ，胶水层为 10μ，PET薄膜为250μ，PVDF薄膜外购，基本上 是杜邦的tedlar。产品有单面含氟薄膜和双面含氟 薄膜，单面含氟寿命为15年，双面含氟寿命为25 年。
封装工艺概述
⑶ 电池/EVA/普通玻璃
• 适用：发电系统等 • 制造工艺流程： • 电池芯板→电池四周喷砂或激光处理 （10mm）→超声焊接→检测→层压 （电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）→ 装边框（或不装框）→装接线盒→连 接线夹→检测→包装 • 该方法制造的组件特点：防水性、防 腐性、可靠性好，成本高。
柔性太阳能电池组件封装方法
CIGS柔性电池组件封装方法：
• 电池片切割：将整块电池切成所需要的尺寸 • 电池片直接的链接：超声焊接机 • 层封：将做好的电池衬底（帆布料）经卷压封装机与 Tedlar层压封装 • 安装接线头或接线盒：接线盒主要是用来连出导线的，盒 内有装反向二极管，防止太阳能电池片串与串之间电流的 ，再一个也要和太阳能电池相搭配，既美观又实用，接线 方便。
涂覆机
光固机
覆膜机
衬底的选取
柔性衬底材料 • 为实现卷对卷大批量、低成本制造，柔性薄膜太阳能电池 所用的柔性衬底（或称基底）材料应具有如下性能： • １）足够的强度，能够承受制备过程中的张拉应力； • ２）良好的热稳定性，制备过程中衬底保证一定的温度； • ３）热膨胀系数与ｐ－ｎ 结光电转换材料相匹配； • ４）价格尽量低廉； • ５）良好的透光性。 • 此类薄膜太阳能电池可以与建筑物窗户实现一体化。目前 柔性薄膜太阳能电池采用的衬底材料可分为２大类：金属 及其合金和聚合物。
层压工艺：
层压工序的作用：把前电池板、PVB胶膜、背板衬 底压合到一起； 太阳能电池组件层压机是实现从原材料到太阳能电 池板过渡的关键设备；
层压机结构
机构图：
加热站 工作台 真空泵
出料台
主机
进料台
层压机介绍
• 层压机主要结构：温度控制系统，液压系统，真空系统， PLC工控系统，传输系统等共5大控制系统构成。 层压机的重要参数： 1、 主体材料：铝合金或不锈钢，不建议使用普通钢。 2、 真空抽气速率 3、 温度控制精度 4、 温度均匀性 5、 层压高度 6、 开启方式 7、 整机功率
封装工艺概述
⑵ 电池/EVA/PET（或TPT）
• 适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，户用发电系 统等 • 制造工艺流程： • 电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→焊涂锡带→检 →EVA/PET层压→检测→装边框（边框四周注电子硅 胶）→装接线盒（或装插头）→连接线夹→检测→包 装 • 该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好 ，成本高。 • 非晶硅电池封装工艺
封装工艺概述
柔性组件垂直结构图
背板柔性衬 底 PVB胶膜
前电池板
高透膜
砷化镓薄膜柔性封装工艺生产流程
制备传来 的前电池 键合 覆涂UV胶 紫外光固 贴ETFE膜
裁切PVB
摊铺PVB
合背板
背柔性衬 底清洗
功率测试 装接线盒
合 格
检验 层压工序
不合格
成品层压
清洗包装 入库
返修
高压釜
半成品层压
键合工艺
前电池板
高压釜工艺：
• 高压釜工序的作用：把层压的半成品进行蒸压， 使之成为成品；
高压釜工艺：
• 高压釜内部：
高压釜介绍
• 玻璃高压釜（又称蒸压釜）设备是一个卧式高压 容器，它是对初压后的平板夹层玻璃或弧形夹层 玻璃进入釜后，通过加温加压，使之玻璃与PVB 胶片全面结合牢固，是A类干法夹层玻璃生产线 最后一道工序的关键设备。 • 高压釜原来是夹胶玻璃生产线的设备，现在是把 这种设备借用到了非晶硅玻璃生产线中来了；
高压釜结构
高压釜的整体机构如下：釜体，空压机，冷干机， 过滤器，进气管，排气管，水泵，进水管，排水 管，红外加热管； 釜内加热区分为四个区：上区，中区，下区，补偿 区。
高压釜工艺流程
操作流程： 1.开门 2.把放有电池片的小车推入高压釜 3.关门 4.点击自动运行按钮，高压釜开始自动工作；
高压釜工艺流程
柔性太阳能电池组件封装方法
• • • • 一种柔性太阳能电池组件的制备方法，其具体步骤为： 1)首先将高分子薄膜平铺； 2)将布基裁切成所需的规格，平放在高分子薄膜上； 3)将单元太阳能电池芯片置入布基，使用层压机进行低温 热压固定； • 4)取出后做好电路焊接与保护；
柔性太阳能电池组件封装方法
• 开盖━上室真空━放入待压组件━合盖━下室抽空━上室 充气（层压过程）━下室充气━开盖━取出电池板；
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刚性层压示意：
1）钢化玻璃 2）EVA 3）电池串 4）EVA 5）背板（TPT）
封 装 结 构 图
玻 璃
电 池 片
柔性层压示意：
1）柔性衬底 2）PVB胶膜 3）前电池板
背板布基
PVB胶膜
封装工艺概述
⑷ 钢化玻璃/EVA/电池/EVA/普通玻璃
• 适用：光伏发电站等 • 制造工艺流程： • 电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超 声焊接→检测→层压（钢化玻璃/EVA/电池/EVA/经钻 孔的普通玻璃）→装边框（或不装框）→装接线盒→ 连接线夹→检测→包装 • 该方法制造的组件特点：稳定性和可靠性好，具有抗 冰雹、抗台风、抗水汽渗入、耐腐蚀、不漏电等优点 ，但造价高。 • 非晶硅电池封装工艺
柔性衬底材料
• 金属及其合金 • 金属与合金柔性材料用于薄膜太阳能电池衬底，可以使用 较高的衬底温度沉积电池薄膜材料。金属类衬底主要有不 锈钢、钛、铝、镍、锌、钼、铬、Ｉｎｃｏｎｅｌ合金（ ６１％Ｎｉ，２２％Ｃｒ，９％ Ｍｏ，５％ Ｆｅ）等［ ５］。不锈钢具有耐高温、耐腐蚀、导电性能优越、延展 性好及成本低廉等优点，不锈钢成为薄膜太阳能电池柔性 衬底的首选材料。以不锈钢作为薄膜太阳能电池衬底，有 利于实现柔性电池卷对卷（ｒｏｌｌ－ｔｏｒｏｌ１）的 生产工艺，对电池的大面积连续生产更具有经济价值。
封装工艺概述
1、电池/UV光固胶
• 适用：电池芯板储存 • 制造工艺流程： • 电池芯板→覆涂UV胶→紫外光固→分类储存
封装工艺概述
2、电池/PVC膜
• 适用：小型太阳能应用产品，且应用产品上有对太阳 能电池板进行密封保护，如风帽、收音机、草坪灯、 庭院灯、工艺品、水泵、充电器、小型电源等 • 制造工艺流程： • 电池芯板→贴PVC膜→切割→边缘处理→焊线→焊点 保护→检测→包装 • （注：边缘处理目的是防止短路，边缘处理的方法有 化学腐蚀法、激光刻划法等）
• • • • • • 引线键合基本要求有： （1）首先要对焊盘进行等离子清洗； （2）注意焊盘的大小，选择合适的引线直径； （3）键合时要选好键合点的位置； （4）键合时要注意键合时成球的形状和键合强度； （5）键合时要调整好键合引线的高度和跳线的成线 弧度。
键合工艺
• 常用的引线键合设备有热压键合、超声键合和热 超声键合。 • 引线键合工艺有球键合工艺和楔键合工艺两种。 • 球键合一般采用D75μｍ以下的细Au丝。主要是 因为其在高温受压状态下容易变形、抗氧化性能 好、成球性好。球键合一般用于焊盘间距大于 100μｍ的情况下。目前也有用于50μｍ焊盘间距 的例子。
覆涂贴膜工艺
• 2、涂布法： • 背板膜是采取涂布工艺，厚度为300~350μ，中间 是250~300μ的PET薄膜，PET薄膜经过纳米硅化 钛处理后两面涂布HFF涂层，每个涂层为25μ。薄 膜的颜色为白色、黑色、透明色三种，基本色为 白色，其他色是为了配合建筑物的颜色,最大幅宽 1800mm。
覆涂贴膜工艺
封装工艺概述
3、组件封装：
⑴ 电池/PVC膜
• 适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，要求不高的 小型户用电源（几十瓦以下）等 • 制造工艺流程： • 电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→贴PVC膜→焊 线→焊点保护→检测→装边框（电池四周加套防震橡 胶）→装插座→检测→包装 • 该方法制造的组件特点：制造工艺简单、成本低，但 防水性、防腐性、可靠性差。
柔性衬底材料
•
聚合物 • 大多数有机聚合物膜材料具有密度小、可弯曲、耐冲击和 易携带等特点，利用连续卷对卷印刷工艺生产能提高产率 、降低生产成本。聚合物衬底主要有：聚对苯二甲酸二乙 酯（ＰＥＴ）、聚萘二酸乙二醇酯（ＰＥＮ）、聚酰亚胺 （ＰＩ）等聚合物［８］，甚至纸张也可以作为衬底材料 ［９－－１０］。尽管柔性有机材料完全可以取代玻璃作 为衬底，但其不耐高温，因此要求较低的成膜温度，使得 目前薄膜与基体之间的附着力较差，效率普遍偏低。相对 玻璃衬底而言，有机柔性衬底由于其柔韧性释放应变，在 薄膜制备过程中呈现小的应变。
自动工作的流程： 高压釜的六个阶段：升温升压—升温（保压）阶 段—升压（保温）阶段—保温保压阶段—排气阶 段； 加热----充气------加热------充气-------保持温度和 压力-------降温------排气（减压）
高压釜工艺流程
• • • • • • • 工艺条件参数： 第一段温度， 第一段压力， 第二段温度， 第二段压力， 保温保压时间， 排气温度
层压机原理
层压机就是在真空条件下把多层物质进行压合的 机械设备。 真空层压机应用于太阳能电池组装生产线上。我 们称之为太阳能电池组件层压机。 无论层压机应用于哪种作业，其工作原理都是相 同的。那就是在多层物质的表面施加一定的压力 ，将这些物质紧密地压合在一起。所不同的事根 据层压的目的不同，压合的条件各不相同。
高压釜注意事项
• 高压釜属于高位设备，内部的气压可以达到12个 大气压，操作人员必须持证上岗； • 温度最高可以达到160度； • 如果高压釜发生爆炸，200米范围内会变成平地； • 高压釜运行过程中必须时刻有人监控；
完！