Introduzione: cos'è il film incapsulante EPE?

Il film incapsulante EPE, noto anche come incapsulante POE coestruso, è un materiale di incapsulamento fotovoltaico prodotto mediante coestrusione di resina POE e resina EVA. Nella produzione di moduli solari, viene utilizzato principalmente per combinare la praticità di lavorazione dell'EVA con le prestazioni di barriera all'umidità e anti-PID del POE.

Il film EVA convenzionale è ampiamente utilizzato nella produzione di moduli fotovoltaici perché offre buone prestazioni anti-PID, elevata trasmittanza luminosa, resistenza all'ingiallimento da UV e calore-umidità, resistenza alle tracce di lumaca e forte adesione a vetro e backsheet. Tuttavia, l'EVA presenta anche limitazioni, come prestazioni di barriera all'umidità relativamente deboli, maggiore trasmissione del vapore acqueo e un rischio più elevato di PID in determinate condizioni operative.

Il film POE, in confronto, ha una migliore barriera al vapore acqueo, una maggiore resistenza agli agenti atmosferici e una capacità anti-PID più affidabile. Ma il POE presenta anche le sue sfide di lavorazione: la sua adesione a vetro e backsheet è solitamente più debole dell'EVA, la sua reazione di reticolazione è più lenta e durante la produzione del modulo il film può scivolare o spostarsi più facilmente, riducendo l'efficienza produttiva.

Ecco perché è stato sviluppato il film EPE. Attraverso un processo di coestrusione, il POE viene avvolto da strati di EVA, formando una struttura a sandwich EVA-POE-EVA. Questo design mantiene l' elevata barriera all'umidità del POE, aiutando a proteggere le celle solari dal vapore acqueo, mantenendo al contempo la buona compatibilità di laminazione e la più facile lavorabilità di EVA. Nella produzione normale, l'EPE può migliorare sia l'affidabilità del modulo che la resa produttiva quando il materiale e il processo di laminazione sono ben controllati.

Meccanismo tecnico: perché l'EPE può delaminare durante la laminazione

Sebbene l'EPE combini i vantaggi di EVA e POE, i due materiali non si comportano esattamente allo stesso modo durante la laminazione. Le loro curve di polimerizzazione, caratteristiche di reticolazione, polarità, capacità di assorbimento degli additivi e comportamento di espansione termica sono diversi. Queste differenze possono portare a delaminazione interstrato e formazione di bolle, specialmente intorno alle aree dei nastri di saldatura dove la pressione locale e la variazione di spessore sono più evidenti.

EVA e POE hanno polarità diversa. L'EVA è un materiale polare, quindi ha una buona compatibilità con molti additivi. Il POE è meno polare, quindi la sua capacità di trattenere additivi polari è diversa. Durante il periodo di stoccaggio, gli additivi all'interno dello strato di POE possono migrare gradualmente verso gli strati di EVA, che hanno polarità più forte e migliore capacità di assorbimento.

Questa migrazione di additivi modifica la struttura interna e le prestazioni del film EPE. Di conseguenza, la forza di adesione tra gli strati di POE ed EVA può diminuire. In casi gravi, lo strato di POE può essere schiacciato, separato o delaminato localmente durante la laminazione del modulo. Questo è anche uno dei motivi per cui la durata di conservazione del film EPE è generalmente più breve rispetto al film incapsulante singolo EVA o singolo POE.

Analisi tecnica: formazione di bolle a forma di linea lungo i ribbon

Le bolle a forma di linea che si estendono dai ribbon di saldatura sono spesso correlate all'effetto combinato della migrazione degli additivi, della velocità di reticolazione incoerente e del diverso comportamento di dilatazione termica tra EVA e POE.

Durante la laminazione, l'EVA reticola più velocemente del POE. Se lo strato di POE non reticola in tempo, i gas di reazione generati durante la decomposizione del perossido potrebbero non essere completamente scaricati prima dell'applicazione della pressione. Questi gas possono rimanere intrappolati all'interno del modulo e formare bolle.

Un'altra causa comune è l'assottigliamento locale del film EPE nelle posizioni dei ribbon e delle barre collettrici. Lo strato intermedio di POE dell'EPE può presentare non uniformità di spessore nella direzione TD a causa di fattori legati alla materia prima. Inoltre, durante la laminazione, lo spessore sovrapposto di ribbon e barre collettrici aumenta la pressione locale. Ciò può assottigliare ulteriormente l'EPE in quella posizione, creando un punto debole dove è più probabile una carenza di adesivo o un accumulo di gas.

In termini semplici, l'area del ribbon riceve una pressione maggiore durante la laminazione. Se gli strati di EVA hanno già iniziato a reticolare mentre lo strato di POE vicino al ribbon è ancora in uno stato fluido, la struttura EPE può separarsi localmente. L'incapsulante rimanente nella posizione del ribbon può comportarsi più come POE, con reticolazione più lenta e maggiore tendenza al flusso. Sotto la pressione di laminazione, ciò può creare bolle colorate o trasparenti a forma di linea che si diffondono verso l'esterno dal ribbon.

Sintomi chiave del processo da osservare

• Le bolle appaiono principalmente lungo i percorsi dei ribbon di saldatura piuttosto che casualmente su tutto il modulo.

• Il difetto può apparire come sottili tracce d'aria lineari che si estendono verso l'esterno dalle aree dei ribbon o delle barre collettrici.

• Il problema può diventare più evidente quando il film EPE è stato conservato per un periodo più lungo.

• Il difetto può aumentare quando la temperatura di laminazione, il tempo di vuoto, la tempistica della pressione o il grado di polimerizzazione non sono ben abbinati alla specifica formulazione dell'EPE.

Suggerimenti pratici di controllo per i difetti di laminazione dell'EPE

Per le bolle causate dal comportamento intrinseco del materiale dell'incapsulante EPE, la soluzione dovrebbe combinare la gestione del materiale e l'ottimizzazione del processo di laminazione. Non è sufficiente regolare un solo parametro senza verificare le condizioni di stoccaggio del film, la curva di laminazione e la distribuzione della pressione nell'area dei ribbon.

1. Controllare il tempo di stoccaggio del materiale EPE

Pianificare attentamente l'approvvigionamento e l'utilizzo in produzione dell'incapsulante EPE. A condizione che la produzione non venga influenzata, ridurre il più possibile il tempo di inventario del film EPE. Un tempo di stoccaggio più breve aiuta a ridurre la migrazione degli additivi dallo strato POE agli strati EVA, mantenendo più stabile il comportamento originale di incollaggio e reticolazione tra gli strati.

2. Aumentare opportunamente la temperatura di laminazione della prima camera

Un aumento adeguato della temperatura di laminazione della prima camera può accelerare la reticolazione del POE nel film EPE. Questo aiuta a evitare la situazione in cui l'EVA ha già raggiunto un grado di reticolazione relativamente alto mentre il POE è ancora fuso. Una migliore sincronizzazione tra la polimerizzazione di EVA e POE può ridurre lo stress interstrato e aiutare a prevenire la formazione di bolle lineari vicino alle posizioni dei ribbon.

3. Abbinare vuoto, pressione e tempistiche di polimerizzazione

Se la pressione viene applicata troppo presto mentre lo strato POE è ancora altamente fluido, il gas può rimanere intrappolato o essere spinto lungo le aree dei ribbon. Una ricetta di laminazione ben progettata dovrebbe consentire tempo sufficiente per l'estrazione dell'aria e l'ammorbidimento del materiale prima di applicare la piena pressione. L'impostazione esatta dovrebbe essere verificata tramite test del grado di reticolazione, test di resistenza alla pelatura e ispezione visiva dopo la laminazione.

4. Controllare l'altezza di impilamento di ribbon e busbar

Poiché la pressione locale è maggiore intorno a ribbon e busbar, uno spessore eccessivo dell'impilamento può rendere l'EPE più sottile in questi punti. I team di produzione dovrebbero verificare la planarità della saldatura, l'allineamento dei ribbon, la sovrapposizione delle busbar e la consistenza dell'impilamento. Ridurre la differenza di altezza locale può abbassare il rischio di deformazione locale dell'incapsulante e formazione di bolle.

5. Verificare la qualità dell'EPE in entrata

Per il film EPE, l'ispezione in entrata non dovrebbe solo controllare aspetto e spessore, ma anche concentrarsi su uniformità dello spessore, durata di conservazione, condizioni di stoccaggio, comportamento del contenuto di gel e prestazioni di adesione. Se possibile, dovrebbe essere eseguita una laminazione di prova prima della produzione di massa quando si cambiano fornitori, lotti o strutture dei moduli.

Questo blog si basa sull'analisi pratica delle anomalie nella produzione di moduli fotovoltaici e sui seguenti riferimenti:

1. Esperienza sul campo dall'analisi dei difetti anomali durante la produzione di moduli fotovoltaici

2. Dow Chemical, Zhang Wenxin, "POE che potenzia i moduli fotovoltaici ad alte prestazioni"

3. Southwest Securities, "Iterazione di tipo N, l'industria POE apre un ciclo di alta crescita"

4. Produzione e Tecnologia Chimica, "Ricerca sulla reazione di reticolazione del film incapsulante poliolefinico per il fotovoltaico"

Il punto di vista di Ooitech

Come fornitore di apparecchiature, la vediamo così: le bolle nella linea dei nastri EPE non sono solo un problema di materiale, ma anche un problema di finestra di processo che dipende dal profilo di temperatura di laminazione, dall'efficienza del vuoto, dalla tempistica della pressione e dalla planarità del layup. Per i produttori di moduli che utilizzano tecnologie cellulari avanzate e formati più grandi, la tolleranza per il flusso dell'incapsulante e l'altezza locale dello stack diventa molto più ridotta, quindi il controllo della durata di conservazione del materiale e la validazione della ricetta di laminazione dovrebbero essere trattati come parte dello stesso sistema di qualità. Una linea di produzione di pannelli solari stabile richiede sia una buona selezione dell'incapsulante che una verifica disciplinata del processo prima della produzione di massa.