回轉(zhuǎn)式光伏組件封裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初探

曹盼盼 石磊 張亮 李樹珍

摘 ?要：成本和效率是光伏組件生產(chǎn)中需要關(guān)注的重點(diǎn)問題，而大面積多腔體的層壓機(jī)設(shè)計(jì)方式在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)也導(dǎo)致了設(shè)備占地空間大、維修難度大。針對以上問題，文章基于原有光伏組件封裝工藝，從優(yōu)化產(chǎn)線布局出發(fā)提出了一種以移動(dòng)層壓固化方式代替現(xiàn)有定點(diǎn)式層壓機(jī)的組件封裝系統(tǒng)，在工作臺(tái)傳輸移動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)組件的上料和封裝過程，縮短了組件加工時(shí)間，可以有效提高組件的生產(chǎn)效率，減少設(shè)備占地面積。

關(guān)鍵詞：組件封裝;層壓機(jī);回轉(zhuǎn)式層壓;環(huán)形傳輸線

中圖分類號(hào)：TM615 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）28-0084-02

Abstract： Cost and efficiency are the key issues that need to be paid attention to in the production of photovoltaic modules， and the design mode of large area multi-cavity laminator not only improves the production efficiency， but also leads to the large space occupied by the equipment and the difficulty of maintenance. In order to solve the above problems， according to the original photovoltaic module packaging process， a component packaging system based on mobile lamination curing instead of fixed point laminator is proposed in this paper. In the process of transmission and movement of the worktable， the feeding and packaging process of the components is realized， the processing time of the components is shortened， the production efficiency of the components can be effectively improved， and the occupied area of the equipment can be reduced.

Keywords： component package; laminator; rotary lamination; annular transmission line

1 概述

隨著光伏組件行業(yè)競爭的不斷加劇和利潤率的下降，對光伏組件封裝設(shè)備的生產(chǎn)效率和設(shè)備占地空間提出了更高的要求，高效、占地空間小、低成本已成為未來光伏組件封裝設(shè)備的發(fā)展方向。目前所用的光伏組件封裝設(shè)備多采用增加層壓腔的方式來提高組件封裝效率，且由于層壓固化時(shí)間較長，組件前后生產(chǎn)工序節(jié)拍差異較大，使得需要配備多臺(tái)層壓機(jī)來匹配前工序生產(chǎn)效率，導(dǎo)致光伏組件層壓機(jī)數(shù)量多，占地空間大且維修難度大。本文基于原有光伏組件封裝工藝，從產(chǎn)線布局優(yōu)化角度出發(fā)設(shè)計(jì)了一種回轉(zhuǎn)式太陽電池組件封裝系統(tǒng)，將組件上料工序及層壓工序所用的設(shè)備設(shè)置在環(huán)形傳輸軌道上，在設(shè)備傳輸過程中實(shí)現(xiàn)組件的封裝過程，縮短了組件加工時(shí)間，提高了組件生產(chǎn)效率，減小了設(shè)備占地面積。

2 總體方案設(shè)計(jì)

如圖1所示，回轉(zhuǎn)式太陽電池組件封裝系統(tǒng)包括組件上料工序、組件層壓固化工序和空層壓機(jī)回流工序，組件經(jīng)過上料工序?qū)⒔M件生產(chǎn)所需的原料依次進(jìn)行組合，而后進(jìn)入層壓工序完成組件的層壓和固化，制成電池組件，在此過程中，需要將組裝好的電池片通過環(huán)形傳送裝置傳送到層壓工序內(nèi)，再通過傳送裝置將電池組件傳送出層壓工序;最后空層壓機(jī)沿環(huán)形傳輸線回流至初始上料工位，完成光伏組件的循環(huán)上料、層壓功能。組件層壓固化工序可根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍設(shè)置多個(gè)同時(shí)工作的層壓固化腔體，每個(gè)層壓腔在沿環(huán)形傳輸線循環(huán)過程中完成層壓固化功能，大大提高了組件的生產(chǎn)效率，整個(gè)系統(tǒng)層壓固化設(shè)備結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)相對簡單，具備易于維修和操作的特點(diǎn)。

回轉(zhuǎn)式光伏組件封裝系統(tǒng)基于ETHERCAT通訊技術(shù)采用分布式控制方式進(jìn)行模塊化控制，由PLC控制模塊控制各工位完成上料、定位擺放、層壓、下料、傳輸?shù)裙δ堋Ｏ到y(tǒng)各組成單元結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于維修，自動(dòng)化程度高，其具體參數(shù)如表1所示。

3 回轉(zhuǎn)式光伏組件封裝系統(tǒng)組成

3.1 上料工序

上料工序由工位A至工位E組成，可移動(dòng)工作臺(tái)沿環(huán)形傳輸線依次經(jīng)過各上料工位完成組件的上料步驟。上料時(shí)，由上料機(jī)械手依次將玻璃、下EVA、下電池片、上EVA、上玻璃或TPT組合疊放，上料工序工位可根據(jù)組件生產(chǎn)工藝不同進(jìn)行定制化設(shè)置。其中，每個(gè)上料工位由上料工位、上料機(jī)械手以及料盒構(gòu)成，為提高設(shè)備利用率和減小設(shè)備占地面積，整個(gè)組件封裝系統(tǒng)通過環(huán)形傳輸裝置連接，相鄰兩個(gè)封裝系統(tǒng)的上料工位共用一組上料機(jī)械手和料盒，即工位A至工位E分別由一個(gè)上料抓取機(jī)構(gòu)完成相鄰兩個(gè)環(huán)形封裝系統(tǒng)的上料和擺放功能。

為防止組件碎裂，本文采用吸盤式機(jī)械手實(shí)現(xiàn)組件上料工序的抓取，由可編程控制程序控制上料機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)、抓取、移送以及定點(diǎn)擺放功能。每個(gè)上料工位都設(shè)置有工業(yè)攝像機(jī)，基于機(jī)器視覺技術(shù)通過視覺成像的方式進(jìn)行組件擺放以及歸正判斷，以達(dá)到組件上料的擺放精度要求。

3.2 層壓固化工序

完成組件上料步驟以后，可移動(dòng)工作臺(tái)由上料工序流出繼續(xù)沿環(huán)形傳輸線進(jìn)入到層壓固化工序。層壓固化工序由工位F至工位I組成，組件在工作臺(tái)的傳輸移動(dòng)過程中完成組件的層壓固化過程，大大提高了組件的生產(chǎn)效率。層壓固化工序由上蓋工位、層壓傳輸工位以及取蓋工位組成，工位F完成上蓋后，上箱體和下箱體閉合形成密封腔，在層壓傳輸過程中抽真空裝置和加熱裝置同時(shí)工作，在真空室絕對壓強(qiáng)達(dá)到100Pa，工作溫度達(dá)到140℃左右時(shí)，EVA膠層受熱實(shí)現(xiàn)快速融化與固化，使得玻璃、電池片與TPT背板粘連成一體，促使組件在上蓋工位和取蓋工位間完成真空層壓加熱固化。

完成層壓后，上蓋在工位H被取下并隨上蓋回收箱沿傳輸線回流至工位F，完成層壓的組件在工位I被卸下進(jìn)入后續(xù)封裝單元，空工作臺(tái)沿環(huán)形傳輸線回流至上料工位，重新進(jìn)入組件上料、層壓工作循環(huán)。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種回轉(zhuǎn)式光伏組件封裝系統(tǒng)，基于組件生產(chǎn)工藝對光伏組件生產(chǎn)流程進(jìn)行了分析和重新組合，提出了以移動(dòng)層壓方式代替現(xiàn)有定點(diǎn)層壓的理念，改變了現(xiàn)有組件生產(chǎn)線布局結(jié)構(gòu)，可以有效提高組件的生產(chǎn)效率、減少設(shè)備占地面積。本文提出了一種新的光伏組件封裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，易于維修，對光伏組件封裝生產(chǎn)線布局與設(shè)計(jì)有重要借鑒意義。

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