Processo di Produzione dei Pannelli Solari: Laminazione
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Processo di Produzione dei Pannelli Solari: Laminazione
Oggi esaminiamo uno dei processi chiave nella produzione di moduli solari: laminazione.
In una linea di produzione di moduli fotovoltaici, la laminazione non è solo un passaggio di riscaldamento. È uno dei processi più importanti che determina le prestazioni finali, l'affidabilità, l'aspetto e la durata del pannello solare finito. Attraverso temperatura, vuoto e pressione controllati, le celle solari, il vetro, l'incapsulante EVA o POE, il backsheet e altri materiali vengono legati in un modulo integrato solido.
Un buon processo di laminazione aiuta a migliorare la potenza di uscita a lungo termine e protegge il modulo da umidità, stress meccanico, cicli termici e condizioni meteorologiche esterne. Se la laminazione non è ben controllata, possono apparire problemi come bolle, scarsa adesione, crepe nelle celle, difetti sui bordi o bassa reticolazione dell'incapsulante.
Principio di Funzionamento di un Laminatore per Moduli Solari
Un tipico laminatore per pannelli solari è composto principalmente dalle seguenti parti:
| Parte Principale | Funzione |
|---|---|
| Piastra Inferiore / Piastra Riscaldante | Una superficie piana riscaldante. Di solito viene riscaldata da olio ad alta temperatura o barre riscaldanti elettriche per raggiungere la temperatura di processo richiesta. |
| Coperchio Superiore | Dotato di una membrana in silicone, anello di tenuta e componenti correlati. Si abbassa per chiudere la camera e applica pressione attraverso la membrana. |
| Camera Superiore | Lo spazio tra il coperchio superiore e la membrana in silicone. |
| Camera Inferiore | Lo spazio tra la piastra riscaldante e il coperchio superiore dopo la chiusura. |
| Pompa per vuoto | Utilizzato per evacuare la camera superiore o inferiore e rimuovere l'aria dal pacco moduli. |
| Pompa d'Aria / Sistema di Gonfiaggio | Utilizzato per gonfiare la camera superiore o inferiore e applicare pressione durante la laminazione. |
Dopo aver compreso queste parti principali, possiamo vedere come funziona la laminatrice passo dopo passo.
Passo 1: Chiusura del Coperchio
Dopo che il modulo entra nella laminatrice, il coperchio superiore si abbassa sotto la forza dei cilindri idraulici. Quando raggiunge la posizione corretta, l'anello di tenuta sul coperchio superiore contatta saldamente la piastra di fondo, creando uno spazio sigillato. Questo spazio sigillato è la camera inferiore.
Il disegno può sembrare semplice, ma aiuta a spiegare chiaramente la struttura di base.
Passo 2: Vuoto nella Camera Inferiore
La pompa a vuoto inizia a evacuare la camera. In molti contesti produttivi, il processo di evacuazione dura circa 6 minuti, anche se il tempo esatto dipende dal tipo di modulo, dal materiale incapsulante, dal design della laminatrice e dalla ricetta di processo.
Durante l'evacuazione, la piastra di fondo è già riscaldata. Una volta che il modulo entra nella laminatrice, viene continuamente riscaldato fino a raggiungere la temperatura impostata della piastra riscaldante. In questa fase di riscaldamento, il film incapsulante inizia a sciogliersi, passando dallo stato solido a quello fluido.
L'ambiente sotto vuoto permette all'aria e ai gas volatili all'interno dell'incapsulante fuso e del pacco moduli di fuoriuscire. Questo è molto importante. Se il gas intrappolato non viene rimosso prima che l'incapsulante inizi a polimerizzare, potrebbero rimanere bolle all'interno del modulo dopo la laminazione.
Passo 3: Gonfiaggio della Camera Superiore e Pressione di Laminazione
Dopo l'evacuazione, la camera superiore viene gonfiata. La membrana in silicone è un materiale flessibile, quindi si espande e si deforma sotto la pressione dell'aria. Si preme quindi saldamente contro la superficie del modulo e applica una pressione uniforme.
Questa pressione aiuta a forzare le bolle rimanenti fuori dal modulo. Allo stesso tempo, la combinazione di calore e pressione fa sì che l'incapsulante fluido inizi a polimerizzare e reticolare. L'incapsulante passa gradualmente da uno stato simile a un liquido a uno strato di legame solido stabile.
Questo schema mostra che dopo il gonfiaggio, la membrana in silicone aderisce saldamente al modulo. Aiuta anche a prevenire che l'incapsulante fuso venga eccessivamente spremuto sotto pressione.
Passo 4: Mantenimento della Pressione e Polimerizzazione
Quando la camera superiore raggiunge la pressione richiesta, la laminatrice mantiene questa pressione per un certo periodo di tempo. Durante questo periodo di mantenimento, l'incapsulante continua la reticolazione fino al raggiungimento del grado di reticolazione richiesto.
Dopo il completamento del processo, la camera inferiore viene gonfiata per rilasciare lo stato di vuoto. Contemporaneamente, la camera superiore viene evacuata per rilasciare la pressione. Quindi il coperchio superiore si separa dalla piastra inferiore e il modulo si sposta verso la camera di raffreddamento prima dello scarico.
Questo schema tratto da un sito web fornisce un'idea generale del flusso di processo.
Note importanti sul processo
È necessario un tessuto antiaderente
Il modulo non entra direttamente in contatto con la membrana in silicone o con la piastra riscaldante. Tra di essi viene posto uno strato di tessuto antiaderente. La sua funzione principale è impedire che l'EVA fuso o altro incapsulante aderisca alla piastra riscaldante o alla membrana in silicone.
Le laminatrici moderne utilizzano solitamente tre camere di lavoro
La maggior parte delle laminatrici moderne per moduli fotovoltaici è progettata con tre camere di lavoro, ciascuna con uno scopo di processo diverso.
| Fase | Scopo Principale | Caratteristica tipica del processo |
|---|---|---|
| Prima fase | Fondere l'incapsulante e rimuovere le bolle d'aria | Temperatura più bassa, vuoto e pressione minore. Solitamente intorno a 120°C a seconda del materiale e della ricetta. |
| Seconda fase | Reticolazione dell'incapsulante e incollaggio finale | Temperatura più alta e pressione più alta. Solitamente intorno a 140°C a seconda del materiale e della ricetta. |
| Terza fase | Raffreddamento e stabilizzazione della forma | Vuoto, pressione molto bassa e temperatura della piastra bassa intorno a 20°C per raffreddare il modulo. |
Il motivo dell'utilizzo di tre fasi è principalmente migliorare l'efficienza produttiva e la stabilità del processo.
Nella prima fase, l'obiettivo principale è fondere l'incapsulante e rimuovere le bolle d'aria. La temperatura non deve essere troppo alta e la pressione non deve essere troppo elevata. Se l'incapsulante inizia la reticolazione troppo presto, le bolle interne potrebbero non fuoriuscire correttamente e rimarranno all'interno del modulo finito.
Nella seconda fase, l'obiettivo principale è la reticolazione. La temperatura è più alta e la pressione è maggiore, il che aiuta ad accelerare la reazione di polimerizzazione dell'incapsulante e a migliorare le prestazioni di adesione.
Nella terza fase, il raffreddamento è il compito principale. È necessaria solo una piccola pressione per ridurre la deformazione o la flessione durante il raffreddamento.
Anomalie comuni nel processo di laminazione
| Difetto | Possibili cause |
|---|---|
| Bolle sulla superficie della cella solare | Temperatura del primo stadio troppo alta, reticolazione dell'incapsulante prima che le bolle fuoriescano, condizione di vuoto anomala, velocità di vuoto insufficiente o tempo di vuoto troppo breve. |
| Bolle a forma di fiocco di neve ai bordi o ai quattro angoli | L'altezza del telaio di laminazione potrebbe non essere adatta, oppure le dimensioni del telaio potrebbero non corrispondere correttamente al modulo. |
| Resistenza al distacco o grado di reticolazione non qualificati | Temperatura troppo bassa, pressione troppo bassa, tempo di mantenimento troppo breve o problema di qualità dell'incapsulante. |
| Cricche nelle celle dopo la laminazione | Pressione di laminazione troppo alta, presenza di corpi estranei sul panno ad alta temperatura o superficie del panno irregolare. |
| Bolle intorno all'area del nastro | Problema di qualità del flussante, flussante non completamente asciugato o problemi di residui legati alla saldatura. |
Per una qualità stabile del modulo, le ricette di laminazione non dovrebbero essere copiate ciecamente da un prodotto all'altro. Diversi spessori del vetro, tecnologia delle celle, tipo di incapsulante, dimensioni del modulo, struttura del backsheet e velocità di produzione possono richiedere una regolazione della ricetta.
Il punto di vista di Ooitech
Come fornitore di attrezzature, la vediamo così: la laminazione è spesso il punto in cui piccole deviazioni di processo diventano problemi di qualità visibili, quindi le fabbriche dovrebbero trattare la ricetta della laminatrice come un parametro di produzione controllato, non solo un'impostazione della macchina. Per moduli ad alta efficienza come MBB, TOPCon, IBC o prodotti shingled, una pressione uniforme, prestazioni di vuoto stabili e zone di riscaldamento corrette sono particolarmente importanti perché la struttura della cella e il design dell'interconnessione possono essere più sensibili allo stress. Ooitech ritiene che una buona linea di moduli non riguardi solo l'acquisto di attrezzature, ma anche l'abbinamento di formazione sul processo, comportamento dei materiali e manutenzione quotidiana in un sistema di produzione stabile.
