Расслоение EPE-инкапсулянта при ламинации: пузыри линейной формы вдоль шин солнечных элементов
Введение: что такое EPE-инкапсулянтная пленка?
EPE-инкапсулянтная пленка, также известная как соэкструдированный POE-инкапсулянт, представляет собой фотоэлектрический инкапсуляционный материал, производимый путем соэкструзии POE-смолы и EVA-смолы. В производстве солнечных модулей она в основном используется для сочетания удобства обработки EVA с влагозащитными и анти-PID свойствами POE.
Обычная EVA-пленка широко используется в производстве PV-модулей благодаря хорошей устойчивости к PID, высокой светопропускаемости, устойчивости к пожелтению под воздействием УФ-излучения и влажного тепла, устойчивости к следам улиток и прочной адгезии к стеклу и задней пленке. Однако EVA также имеет ограничения, такие как относительно слабая влагозащита, высокая скорость пропускания водяного пара и более высокий риск PID при определенных условиях эксплуатации.
POE-пленка, в свою очередь, обладает лучшим барьером для водяного пара, более высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и более надежной защитой от PID. Но у POE также есть свои проблемы при обработке: адгезия к стеклу и задней пленке обычно слабее, чем у EVA, реакция сшивки медленнее, и во время производства модуля пленка может легче скользить или смещаться, что может снизить эффективность производства.
Именно поэтому была разработана EPE-пленка. С помощью процесса соэкструзии POE оборачивается слоями EVA, образуя структуру сэндвича EVA-POE-EVA. Такая конструкция сохраняет высокий влагозащитный барьер POE, помогая защищать солнечные элементы от водяного пара, а также сохраняет хорошую совместимость при ламинации и более легкую обрабатываемость EVA. В нормальном производстве EPE может повысить как надежность модуля, так и выход годных изделий при хорошем контроле материала и процесса ламинации.
Технический механизм: почему EPE может расслаиваться при ламинации
Хотя EPE сочетает преимущества EVA и POE, эти два материала ведут себя неодинаково в процессе ламинации. Их кривые отверждения, характеристики сшивки, полярность, способность поглощать добавки и термическое расширение различаются. Эти различия могут привести к межслойному расслоению и образованию пузырей, особенно вблизи шинных лент, где локальное давление и изменение толщины более заметны.
EVA и POE имеют разную полярность. EVA является полярным материалом, поэтому он хорошо совместим со многими добавками. POE менее полярен, поэтому его способность удерживать полярные добавки отличается. Со временем хранения добавки внутри слоя POE могут мигрировать в слои EVA, которые обладают более сильной полярностью и лучшей способностью к поглощению.
Эта миграция добавок изменяет внутреннюю структуру и свойства пленки EPE. В результате сила сцепления между слоями POE и EVA может снизиться. В тяжелых случаях слой POE может быть сжат, отделен или локально расслоен во время ламинации модуля. Это также одна из причин, по которой срок хранения пленки EPE обычно короче, чем у однослойной пленки EVA или POE.
| Ключевой фактор | Механизм | Возможный дефект при ламинации модуля |
|---|---|---|
| Миграция добавок | Полярные добавки, такие как сшивающие агенты и стабилизаторы, со временем мигрируют из POE в EVA | Снижение степени сшивки POE, уменьшение когезии, межслойное расслоение EPE |
| Несоответствие скорости сшивки | EVA обычно сшивается быстрее, чем POE во время ламинации | Слой EVA затвердевает раньше, в то время как POE остается расплавленным, вызывая дисбаланс межслойных напряжений |
| Разница в коэффициенте термического расширения | EVA и POE демонстрируют различное расширение и усадку после отверждения | Внутренние напряжения при охлаждении, возможное межслойное разделение |
| Локальное изменение толщины | Толщина слоя POE может быть неравномерной в поперечном направлении, или EPE становится локально тоньше вблизи шин и токосборников | Локальный недостаток клея, накопление газа, линейные пузыри |
| Давление перекрытия ленты и шины | Локальная толщина стопки выше в местах пайки | Течение инкапсулянта, локальное расслоение, линейные пузыри, исходящие из областей ленты |
Технический анализ: образование пузырей линейной формы вдоль лент
Линейные пузыри, исходящие из паяльных лент, часто связаны с комбинированным эффектом миграции добавок, непостоянной скоростью сшивания и различным термическим расширением между EVA и POE.
Во время ламинации EVA сшивается быстрее, чем POE. Если слой POE не сшивается вовремя, реакционные газы, образующиеся при разложении пероксида, могут не полностью выйти до приложения давления. Эти газы могут оставаться внутри модуля и образовывать пузыри.
Другая распространенная причина — локальное утонение пленки EPE в местах расположения лент и шин. Средний слой POE в EPE может иметь неравномерность толщины в поперечном направлении из-за факторов сырья. Кроме того, во время ламинации перекрытие толщины лент и шин увеличивает локальное давление. Это может сделать EPE тоньше в этом месте, создавая слабое место, где более вероятен недостаток адгезива или скопление газа.
Проще говоря, область ленты испытывает более высокое давление во время ламинации. Если слои EVA уже начали сшиваться, а слой POE около ленты все еще находится в текучем состоянии, структура EPE может локально разделиться. Оставшийся инкапсулянт в месте ленты может вести себя больше как POE, с более медленным сшиванием и большей склонностью к течению. Под давлением ламинации это может создавать цветные или прозрачные линейные пузыри, распространяющиеся от ленты.
Ключевые технологические симптомы, на которые следует обратить внимание
Пузыри появляются в основном вдоль путей паяльных лент, а не случайно по всему модулю.
Дефект может выглядеть как тонкие линейные следы воздуха, исходящие из областей ленты или шины.
Проблема может стать более заметной, если пленка EPE хранилась длительное время.
Дефект может усиливаться, если температура ламинации, время вакуумирования, момент приложения давления или степень отверждения не соответствуют конкретной рецептуре EPE.
Практические рекомендации по контролю дефектов ламинации EPE
Для пузырей, вызванных особенностями материала EPE-инкапсулянта, решение должно сочетать управление материалом и оптимизацию процесса ламинации. Недостаточно корректировать только один параметр без проверки условий хранения пленки, кривой ламинации и распределения давления в области шин.
1. Контролируйте время хранения материала EPE
Тщательно планируйте закупку EPE-инкапсулянта и производственное использование. При условии, что производство не страдает, максимально сократите время хранения EPE-пленки. Меньшее время хранения помогает уменьшить миграцию добавок из слоя POE в слои EVA, сохраняя более стабильное межслойное сцепление и поведение сшивки.
2. Соответственно увеличьте температуру ламинации в первой камере
Подходящее увеличение температуры ламинации в первой камере может ускорить сшивку POE в EPE-пленке. Это помогает избежать ситуации, когда EVA уже достигла относительно высокой степени сшивки, а POE все еще расплавлена. Лучшая синхронизация отверждения EVA и POE может уменьшить межслойные напряжения и помочь предотвратить появление линейных пузырей вблизи шин.
3. Согласуйте вакуум, давление и время отверждения
Если давление прикладывается слишком рано, когда слой POE еще очень текуч, газ может быть захвачен или вытеснен вдоль областей шин. Хорошо разработанный рецепт ламинации должен обеспечивать достаточное время для удаления воздуха и размягчения материала до приложения полного давления. Точные настройки следует проверять с помощью тестов степени сшивки, тестов на прочность отслаивания и визуального осмотра после ламинации.
4. Проверьте высоту стопки шин и сборных шин
Поскольку локальное давление выше вокруг шин и сборных шин, чрезмерная толщина стопки может сделать EPE тоньше в этих точках. Производственные группы должны проверять плоскостность пайки, выравнивание шин, перекрытие сборных шин и согласованность укладки. Уменьшение локальной разницы высот может снизить риск локальной деформации инкапсулянта и образования пузырей.
5. Проверьте качество поступающего EPE
Для EPE-пленки входной контроль должен проверять не только внешний вид и толщину, но также уделять внимание однородности толщины, сроку хранения, условиям хранения, поведению гель-фракции и адгезионным свойствам. Если возможно, перед массовым производством при смене поставщиков, партий или структур модулей следует проводить пробную ламинацию.
Этот блог основан на практическом анализе аномалий в производстве фотоэлектрических модулей и следующих ссылках:
Практический опыт анализа аномальных дефектов при производстве фотоэлектрических модулей
Dow Chemical, Чжан Вэньсинь, "POE: расширение возможностей высокопроизводительных фотоэлектрических модулей"
Southwest Securities, "N-тип итерации, POE-индустрия открывает цикл высокого роста"
Химическое производство и технология, "Исследование реакции сшивания полиолефиновой инкапсулирующей пленки для фотоэлектрических систем"
Мнение Ooitech
Как поставщик оборудования, мы видим это так: пузырьки на линии ленты EPE — это не только проблема материала, но и проблема технологического окна, зависящая от температурного профиля ламинирования, эффективности вакуума, времени приложения давления и плоскостности укладки. Для производителей модулей, использующих передовые технологии ячеек и большие форматы, допуск на поток инкапсулянта и локальную высоту стека становится гораздо меньше, поэтому контроль срока годности материала и проверка рецептуры ламинирования должны рассматриваться как часть одной системы качества. Стабильная линия производства солнечных панелей требует как правильного выбора инкапсулянта, так и дисциплинированной проверки процесса перед массовым производством.
