Non Ogni Bolla nel Laminato è Colpa dell'Incapsulante: Le Vere Cause Dietro le Bolle nei Moduli Solari

Introduzione

Ogni volta che appare una bolla in un modulo solare, la gente si affretta a dare la colpa al film EVA/EPE. Non è così semplice.

Nell'incapsulamento dei moduli fotovoltaici, le bolle di laminazione sono il difetto di qualità più comune e più ostinatamente ricorrente. La maggior parte delle persone nel settore ha una convinzione fissa che le bolle di laminazione siano tutte causate da problemi di qualità dell'incapsulante EVA/EPE. Non è vero. I difetti dell'incapsulante sono solo una delle molte cause. Difetti delle materie prime, attrezzature di laminazione anomale, errori di operazione umana e un ambiente di lavoro fuori controllo possono tutti innescare diversi tipi di bolle di laminazione.

Le bolle sembrano un difetto estetico superficiale, ma continuano a influenzare la potenza in uscita del modulo, la stabilità a lungo termine e la durata di servizio. Sono una delle cause nascoste principali dietro il degrado all'aperto, la delaminazione e il guasto. Questo blog esamina la classificazione delle bolle, le cause profonde e il danno alle prestazioni da più angolazioni, dandoti una base precisa per l'ottimizzazione dei processi e la tracciabilità dei difetti.

Tipi di Bolle di Laminazione nei Moduli Fotovoltaici e le Loro Cause

In base alla forma, alla distribuzione e al meccanismo di formazione, le bolle di laminazione rientrano in due categorie principali.

Bolle Residue

Queste appaiono principalmente negli spazi tra le celle, nella spaziatura delle stringhe, ai bordi del modulo e nei quattro angoli. Si presentano come bolle piccole e dense, bolle a striscia o bolle a forma di fiocco di neve. La causa principale è che l'aria tra gli strati non viene completamente espulsa durante la laminazione e il degassamento sottovuoto è incompleto. Sono bolle residue fisiche, per lo più legate a parametri delle attrezzature, processo operativo e processo di stratificazione, con difetti dei materiali che rappresentano una percentuale molto piccola. Queste bolle sono inizialmente piccole, altamente nascoste, e possono ancora superare lo standard di qualità di ogni fabbrica. Nella produzione di massa sono facilmente trascurate, ma il rischio di espansione successiva è molto alto.

Analisi dettagliata:

• Guasti del sistema di vuoto: Prestazioni ridotte della pompa da vuoto, perdite nelle linee del vuoto, livello di vuoto insufficiente, tempo di evacuazione troppo breve o velocità di pompaggio inadeguata non riescono a espellere completamente l'aria tra gli strati. Questa è la causa principale delle bolle residue.

• Squilibrio di temperatura e pressione: Un riscaldamento troppo rapido o un preriscaldamento eccessivo fa sì che la superficie del film si reticoli e polimerizzi rapidamente, intrappolando aria interna e umidità tra gli strati, formando bolle avvolte. Una pressione di laminazione insufficiente o un tempo di mantenimento troppo breve impediscono al film di fluire e bagnare completamente, quindi i vuoti tra gli strati non possono essere espulsi, causando bolle cave su larga area. Una temperatura non uniforme della piastra riscaldante, con grandi differenze di temperatura locali, fa polimerizzare il film a velocità diverse e provoca bolle locali.

• Guasti meccanici e dei componenti: Fogli di silicone invecchiati, deformati, raggrinziti e con scarsa traspirabilità non riescono ad applicare una pressione uniforme per espellere l'aria. Dimensioni del telaio di laminazione non corrispondenti o deviazione di altezza lasciano angoli e bordi scarsamente incollati. Una superficie del tavolo non piana o una deviazione di precisione nel trasferimento spostano il pacco impilato, portando a scarsa degasazione e bolle regolari sui bordi o bolle a fiocco di neve sugli angoli.

Bolle da degasazione

Queste appaiono principalmente sulla superficie della cella, attorno al nastro di collegamento e in aree locali del modulo, principalmente come grandi bolle singole o bolle dense locali. La causa principale è l'umidità all'interno dei materiali (film, vetro, nastro, celle), i volatili (flusso, ecc.) o le impurità residue nei materiali ausiliari. Durante la laminazione ad alta temperatura, l'umidità e le impurità a piccole molecole vaporizzano sotto il calore e il gas non può fuoriuscire, quindi si accumula in bolle. Questo è principalmente legato alla qualità delle materie prime, al controllo dei materiali ausiliari e al pretrattamento dei materiali. Quindi ci sono anche molte cause legate ai materiali — non essere così sicuro che sia il film ogni volta che appare una bolla. Analisi dettagliata:

• Fattori dell'incapsulante: Il film EVA/EPE è abbastanza igroscopico ed è un fattore scatenante comune dei materiali. Una scarsa conservazione all'umidità, un'esposizione all'aria troppo lunga dopo l'apertura o un film tagliato non utilizzato in tempo assorbiranno molta umidità dall'aria. Se il grado di reticolazione del film è fuori specifica, la formulazione ha molte impurità o la qualità del lotto è instabile, rilascerà volatili a piccole molecole durante la laminazione ad alta temperatura. Una volta che l'umidità e i volatili vaporizzano e non possono fuoriuscire in tempo, formano bolle uniformemente dense tra gli strati. Uno spessore del film non uniforme o un'incollatura raggrinzita intrappola anche aria locale e causa indirettamente bolle.

• Fattori del vetro: Il vetro temperato fotovoltaico può presentare macchie, polvere o olio difficili da vedere, oppure potrebbe non essere completamente asciugato dopo la pulizia, lasciando aloni d'acqua sul bordo. Sotto il calore della laminazione, l'umidità e l'olio vaporizzano e formano bolle locali all'interfaccia vetro-film. La planarità del vetro non uniforme o una smussatura anomala dei bordi lasciano un'adesione debole dopo l'impilaggio, quindi l'aria sul bordo non riesce a fuoriuscire e forma bolle persistenti sul bordo.

• Fattori del nastro e del flusso: Questo è un fattore scatenante di bolle facilmente trascurato. Superfici ossidate del nastro, rivestimento non uniforme o residui di olio lasciano spazi all'interfaccia nastro-film dopo la saldatura. Flusso spruzzato in eccesso, o flusso non completamente evaporato e asciugato dopo la saldatura, lascia residui organici che vaporizzano rapidamente sotto il calore della laminazione, formando bolle a strisce o a punti su entrambi i lati del nastro e attorno alle linee della griglia della cella. Questa è la causa principale delle bolle nell'area del nastro.

• Fattori della cella: Celle pulite in modo inadeguato possono presentare residui chimici, polvere e particelle derivanti dai processi di texturizzazione e diffusione. Celle conservate in ambienti umidi o con condensa superficiale vedranno le impurità decomporsi e l'umidità vaporizzare sotto il calore della laminazione, formando bolle sparse sulla superficie della cella. Microfratture o danni superficiali della cella lasciano anche vuoti di adesione locali che intrappolano aria.

Oltre a Attrezzature, Processo e Materiali: Operatori e Ambiente

Oltre ad attrezzature, processo e materiali, errori operativi umani e ambiente del laboratorio possono anche causare difetti di bolle.

• Operazione umana non standard causa bolle casuali e irregolari; difetti sporadici in un singolo lotto provengono principalmente da fattori umani. Durante l'impilaggio, il disallineamento quando si posizionano vetro, film, celle e backsheet a mano, più lo stiramento, l'increspatura o lo spostamento del film, crea aria intrappolata localmente. Toccando le superfici dei materiali con mani nude lascia impronte digitali, sudore e olio che vaporizzano ad alta temperatura in bolle all'interfaccia. La disposizione non uniforme dei materiali ausiliari o l'arrangiamento del nastro lascia rigonfiamenti locali e aree sospese che diventano vuoti di adesione dopo la laminazione. Operatori che non seguono rigorosamente il pretrattamento dei materiali — alimentando film umido o nastro non asciugato direttamente in produzione — causano anche bolle.

• Un ambiente di laboratorio fuori controllo provoca facilmente problemi di bolle in batch ed è un fattore scatenante chiave delle fluttuazioni di qualità nella produzione di massa. Una scarsa pulizia con troppa polvere nell'aria e particelle che si depositano sui materiali forma uno strato isolante, causando scarsa bagnabilità del film e micro-bolle. Un controllo fallito di temperatura e umidità — con alta umidità — fa sì che tutti i materiali esposti assorbano umidità rapidamente, aumentando notevolmente il tasso di bolle da degassamento. Flussi d'aria turbolenti e bocchette che soffiano direttamente sul piano di lavoro causano rapida condensa e polvere sulla superficie del materiale, mentre ampie variazioni di temperatura danneggiano la precisione della stratificazione e la stabilità del pretrattamento del film. Inoltre, le bolle da esemplari di insetti — scarafaggi, zanzare, mosche — sono anche comuni, causate da una scarsa 5S.

Il danno va oltre l'aspetto: affidabilità e sicurezza

Le bolle nei laminati influenzano più dell'aspetto del modulo — colpiscono affidabilità e sicurezza.

Aspetto: Rifiuto diretto, resa inferiore

Le bolle rompono l'aspetto piatto e uniforme della superficie del modulo e formano un difetto estetico visibile. Sono un elemento di guasto fondamentale nella prima ispezione. Secondo gli standard di ispezione dei moduli fotovoltaici, quando il numero, la dimensione o la posizione delle bolle supera la specifica, il modulo viene giudicato direttamente come rifiuto estetico e non può essere spedito. Ciò significa scarti e perdite per rilavorazione, e minore resa di linea ed efficienza. Le bolle irregolari rendono anche la trasmissione della luce superficiale non uniforme, danneggiando la consistenza del prodotto e la percezione del mercato.

Prestazioni: Minore produzione, perdita di potenza più rapida

Una bolla è essenzialmente una cavità sigillata tra gli strati, che contiene aria residua, umidità o gas degassato, e cambia la struttura ottica interna del modulo. Da un lato, l'area della bolla rifrange, riflette e disperde la luce, riducendo l'area effettiva di ricezione della luce della cella e abbassando l'efficienza di conversione fotoelettrica — la potenza iniziale risulta bassa. Dall'altro lato, nell'area della bolla l'incapsulante non può aderire saldamente con cella, vetro e backsheet, quindi la conduzione del calore diminuisce drasticamente, il calore locale si accumula durante il funzionamento e crea rischio di punti caldi. Nel funzionamento a lungo termine, i punti caldi continuano a bruciare le celle, causando microfratture e degradazione accelerata, quindi la perdita di potenza annuale supera di gran lunga il valore standard e la vita utile di generazione si riduce notevolmente.

Affidabilità: Guasto dell'incapsulamento e pericoli per la sicurezza

Questo è il danno più grave e letale derivante dalle bolle nei laminati. I moduli restano all'aperto per anni, esposti a caldo, freddo, pioggia, neve, vento, sabbia e raggi UV. Le escursioni termiche tra giorno e notte e tra le stagioni fanno sì che il gas all'interno della bolla si espanda e si contragga ripetutamente, esercitando una tensione costante sull'interfaccia tra gli strati. Sotto stress prolungato, le piccole bolle crescono gradualmente e si fondono, causando infine delaminazione e distacco tra film e vetro, celle e backsheet. Una volta delaminato, la tenuta del modulo fallisce completamente, e umidità, agenti corrosivi e contaminanti continuano a penetrare, portando a ossidazione dei nastri, corrosione delle celle, degrado PID, muffa e annerimento. Nei casi gravi, provoca calo dell'isolamento, perdite o cortocircuiti — guasti di sicurezza che compromettono la stabilità di generazione dell'impianto, aumentano i costi di manutenzione e comportano rischi di incidenti, riducendo drasticamente la garanzia di vita utile di 25 anni.

Il Punto di Vista di Ooitech

Le bolle raramente derivano da una singola causa, ed è proprio per questo che trattarle come "un problema dell'incapsulante" fa perdere tempo inseguendo il lotto sbagliato di film. Dalle linee che forniamo, il quadro è chiaro: le bolle residue risalgono a vuoto, pressione e stratificazione, mentre le bolle da degassamento risalgono al controllo di umidità e flussante — quindi una ricetta stabile per la laminatrice più una pretrattamento disciplinato e 5S di solito risolvono più di quanto faccia la sostituzione del film. Se vuoi vedere come degassamento corretto, pressione di tenuta e allineamento della stratificazione si svolgono su una linea di produzione reale, i video sul nostro canale YouTube www.youtube.com/ooitech meritano un'occhiata. Prima ottimizza il processo, poi il film avrà un giusto processo.