Не каждый пузырь в ламинате — вина инкапсулянта: реальные причины появления пузырей в солнечных модулях

Введение

Каждый раз, когда в солнечном модуле появляется пузырь, люди спешат обвинить пленку EVA/EPE. Но все не так просто.

При инкапсуляции PV-модулей пузыри в ламинате — самый распространенный и самый упорно повторяющийся дефект качества. Большинство специалистов отрасли придерживаются устоявшегося мнения, что пузыри в ламинате всегда вызваны проблемами с качеством инкапсулянта EVA/EPE. Это не так. Дефекты инкапсулянта — лишь одна из многих причин. Дефекты сырья, неисправности оборудования для ламинации, ошибки операторов и неконтролируемые условия цеха могут вызывать различные типы пузырей в ламинате.

Пузыри выглядят как косметический дефект поверхности, но они постоянно влияют на выходную мощность модуля, его долгосрочную стабильность и срок службы. Они являются одной из ключевых скрытых причин деградации, расслоения и отказов при эксплуатации на открытом воздухе. Этот блог рассматривает классификацию пузырей, их первопричины и влияние на производительность с разных сторон, давая вам точную основу для оптимизации процессов и отслеживания дефектов.

Типы пузырей в ламинате PV-модулей и их причины

Исходя из формы, распределения и механизма образования, пузыри в ламинате делятся на две основные категории.

Остаточные пузыри

Они в основном появляются в зазорах между ячейками, между стрингами, по краям модуля и в углах. Они проявляются в виде плотных мелких пузырей, полосовидных пузырей или пузырей в форме снежинок. Основная причина — воздух между слоями не полностью удаляется при ламинации, а вакуумная дегазация неполная. Это физические остаточные пузыри, в основном связанные с параметрами оборудования, технологическим процессом и процессом укладки, при этом доля дефектов материалов очень мала. Эти пузыри сначала маленькие, хорошо скрыты и могут даже проходить контроль качества на заводе. При массовом производстве их легко не заметить, но риск их последующего расширения очень высок.

Подробный анализ:

• Неисправности вакуумной системы: Снижение производительности вакуумного насоса, утечки в вакуумных линиях, недостаточный уровень вакуума, слишком короткое время откачки или недостаточная скорость откачки не позволяют полностью удалить воздух между слоями. Это основная причина остаточных пузырей.

• Дисбаланс температуры и давления: Слишком быстрый нагрев или слишком высокая предварительная температура приводит к быстрому сшиванию и отверждению поверхности пленки, что задерживает внутренний воздух и влагу между слоями, образуя замкнутые пузыри. Недостаточное давление ламинирования или слишком короткое время выдержки не позволяют пленке полностью растечься и смочить поверхности, поэтому межслойные пустоты не выдавливаются, что вызывает крупные полые пузыри. Неравномерная температура нагревательной плиты с большими локальными перепадами приводит к неравномерному отверждению пленки и вызывает локальные пузыри.

• Неисправности компонентов и механические поломки: Состаренные, деформированные, сморщенные силиконовые листы с плохой воздухопроницаемостью не могут обеспечить равномерное давление для удаления воздуха. Несоответствие размера или отклонение высоты рамы ламинатора приводит к плохой склейке углов и кромок. Неровная поверхность стола или отклонение точности переноса смещают уложенный пакет, что приводит к плохой дегазации и регулярным пузырям по краям или снежинкообразным пузырям в углах.

Пузыри от выделения газов

Они в основном появляются на поверхности ячейки, вокруг ленты и в локальных областях модуля, в основном в виде одиночных крупных пузырей или локально плотных пузырей. Основная причина — влага внутри материалов (пленка, стекло, лента, ячейки), летучие вещества (флюс и т.д.) или остаточные примеси во вспомогательных материалах. Во время высокотемпературного ламинирования влага и низкомолекулярные примеси испаряются под воздействием тепла, и газ не может выйти, поэтому он собирается в пузыри. Это в основном связано с качеством сырья, контролем вспомогательных материалов и предварительной обработкой материалов. Так что причин, связанных с материалами, тоже много — не будьте так уверены, что каждый раз, когда появляется пузырь, виновата пленка. Подробный анализ:

• Факторы, связанные с инкапсулянтом: Пленка EVA/EPE довольно гигроскопична и является распространенным триггером, связанным с материалами. Плохое влагозащитное хранение, слишком долгое пребывание на воздухе после вскрытия или несвоевременное использование разрезанной пленки приводят к поглощению большого количества влаги из воздуха. Если степень сшивания пленки не соответствует спецификации, в рецептуре много примесей или качество партии нестабильно, при высокотемпературном ламинировании выделяются низкомолекулярные летучие вещества. Когда влага и летучие вещества испаряются и не могут своевременно выйти, они образуют равномерно плотные пузыри между слоями. Неравномерная толщина пленки или морщинистая склейка также задерживают локальный воздух и косвенно вызывают пузыри.

• Факторы стекла: Закаленное стекло для фотоэлектрических модулей может иметь пятна, пыль или масло, которые трудно увидеть, или может быть не полностью высушено после очистки, оставляя водяные следы на кромке. Под воздействием тепла ламинации влага и масло испаряются и образуют локальные пузыри на границе стекло-пленка. Отклонение плоскостности стекла или аномальная фаска кромки оставляют неплотное соединение после укладки, поэтому воздух с кромки не может выйти и образует устойчивые краевые пузыри.

• Факторы ленты и флюса: Это легко упускаемый из виду триггер пузырей. Окисленные поверхности ленты, неравномерное покрытие или остаточное масло оставляют зазоры на границе лента-пленка после пайки. Избыточно нанесенный флюс или флюс, не полностью испарившийся и высушенный после пайки, оставляет органические остатки, которые быстро испаряются под теплом ламинации, образуя полосчатые или точечные пузыри по обе стороны ленты и вокруг линий сетки ячейки. Это основная причина пузырей в области ленты.

• Факторы ячейки: Ячейки, очищенные плохо, могут нести химические остатки, пыль и частицы от этапов текстурирования и диффузии. Ячейки, хранившиеся во влажных условиях или с конденсатом на поверхности, при нагреве ламинации разлагают примеси и испаряют влагу, образуя рассеянные пузыри на поверхности ячейки. Микротрещины или повреждения поверхности ячейки также оставляют локальные пустоты в соединении и захватывают воздух.

Помимо оборудования, процесса и материалов: операторы и окружающая среда

Помимо оборудования, процесса и материалов, ошибки человеческого фактора и условия производственного цеха также могут вызывать дефекты в виде пузырей.

• Нестандартные действия оператора вызывают случайные, нерегулярные пузыри; спорадические дефекты в одной партии в основном связаны с человеческим фактором. При укладке смещение при ручном размещении стекла, пленки, ячеек и задней пленки, а также растяжение, сморщивание или смещение пленки создают локальный захват воздуха. Прикосновение к поверхностям материалов голыми руками оставляет отпечатки пальцев, пот и масло, которые при высокой температуре испаряются в пузыри на границе раздела. Неравномерная укладка вспомогательных материалов или расположение ленты оставляют локальные неровности и подвешенные участки, которые после ламинации становятся пустотами в соединении. Операторы, не строго соблюдающие предварительную обработку материалов — подача влажной пленки или невысушенной ленты прямо в производство — также вызывают пузыри.

• Неконтролируемая среда производственного цеха легко вызывает массовые проблемы с пузырями и является ключевым триггером колебаний качества при массовом производстве. Плохая чистота с избыточным количеством пыли и частиц, оседающих на материалах, образует изолирующий слой, вызывая плохое смачивание пленки и микропузыри. Неудачный контроль температуры и влажности — при высокой влажности — заставляет все открытые материалы быстро впитывать влагу, резко повышая скорость образования пузырей из-за выделения газов. Турбулентный поток воздуха и воздуховоды, дующие прямо на рабочий стол, вызывают быструю конденсацию и пыль на поверхности материала, в то время как большие перепады температуры вредят точности укладки и стабильности предварительной обработки пленки. Кроме того, пузыри от насекомых — тараканов, комаров, мух — также распространены, вызванные плохой системой 5S.

Ущерб выходит за рамки внешнего вида: надежность и безопасность тоже

Пузыри в ламинате влияют не только на внешний вид модуля — они бьют по надежности и безопасности.

Внешний вид: прямой брак, снижение выхода

Пузыри нарушают плоский, однородный вид поверхности модуля и образуют видимый косметический дефект. Они являются основным пунктом отказа при первом осмотре. По стандартам проверки PV-модулей, когда количество, размер или положение пузырей превышает спецификацию, модуль напрямую оценивается как косметический брак и не может быть отгружен. Это означает потери от брака и переделки, а также снижение выхода и эффективности линии. Нерегулярные пузыри также делают пропускание света на поверхности неравномерным, нанося вред консистентности продукта и восприятию на рынке.

Производительность: снижение выходной мощности, ускоренная потеря мощности

Пузырь — это, по сути, герметичная полость между слоями, содержащая остаточный воздух, влагу или выделившийся газ, и она изменяет внутреннюю оптическую структуру модуля. С одной стороны, область пузыря преломляет, отражает и рассеивает свет, сокращая эффективную площадь приема света ячейки и снижая эффективность фотоэлектрического преобразования — начальная мощность получается низкой. С другой стороны, в области пузыря инкапсулянт не может плотно соединиться с ячейкой, стеклом и задней пленкой, поэтому теплопроводность резко падает, локальное тепло накапливается во время работы и создает риск горячих точек. При длительной эксплуатации горячие точки продолжают обжигать ячейки, вызывая микротрещины и ускоренную деградацию, поэтому ежегодная потеря мощности значительно превышает стандартное значение, а эффективный срок службы генерации сильно сокращается.

Reliability: Encapsulation Failure and Safety Hazards

Это самое основное и смертоносное повреждение от пузырей в ламинате. Модули годами находятся на открытом воздухе, подвергаясь воздействию жары, холода, дождя, снега, ветра, песка и ультрафиолета. Суточные и сезонные перепады температур заставляют газ внутри пузыря снова и снова расширяться и сжиматься, постоянно воздействуя на межслойный интерфейс. При длительном напряжении крошечные пузыри постепенно растут и сливаются, что в конечном итоге приводит к расслоению и отслаиванию между пленкой и стеклом, ячейками и задней панелью. После расслоения герметичность модуля полностью нарушается, и влага, сырость и коррозионные среды продолжают проникать внутрь, что приводит к окислению токопроводящих лент, коррозии ячеек, деградации PID, образованию плесени и почернению. В тяжелых случаях это вызывает снижение изоляции, утечку тока или короткое замыкание — угрозы безопасности, которые наносят ущерб стабильности выработки электростанции, увеличивают затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание и создают риск аварий на станции, серьезно сокращая гарантийный срок службы в 25 лет.

Мнение Ooitech

Пузыри редко возникают по одной единственной причине, и именно поэтому рассматривать их как «проблему инкапсулянта» — значит тратить время на поиски не той партии пленки. Судя по нашим линиям, закономерность такова: остаточные пузыри связаны с вакуумом, давлением и укладкой, а пузыри, вызванные газовыделением, — с влажностью и контролем флюса. Поэтому стабильный рецепт ламинатора плюс дисциплинированная предварительная обработка и 5S обычно решают проблему лучше, чем замена пленки. Если вы хотите увидеть, как правильная дегазация, выдержка давления и выравнивание укладки работают на реальной производственной линии, стоит посмотреть видео на нашем канале YouTube www.youtube.com/ooitech . Сначала наладьте процесс, а затем пленка получит честное испытание.