基于膠膜在光伏組件層壓機(jī)內(nèi)邊緣有效安全距離研究

秦楠 劉長飛 王文杰 尹偉勇 李軍迎 程洋 申少鵬

（晶澳(邢臺)太陽能有限公司，河北西邢臺 054001）

0.引言

全球“碳中和”加速到來，在這個(gè)大背景下，光伏迎來了前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇期。權(quán)威機(jī)構(gòu)判預(yù)測，到2050年，太陽能和風(fēng)能將占到全球總電力的70%，全球光伏裝機(jī)量將超過14000吉瓦，成為全球主導(dǎo)能源。未來幾十年，光伏產(chǎn)業(yè)都會保持這種快速增長態(tài)勢，從光伏企業(yè)發(fā)展看，許多企業(yè)在持續(xù)提升制造能力，降本增效來提升企業(yè)競爭力，實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)能釋放也是各個(gè)企業(yè)降本提效的手段。在有限的層壓機(jī)數(shù)量條件下，產(chǎn)出更多更大尺寸的組件，可直接帶來更好的效益。但盲目地加大組件，不考慮機(jī)臺邊緣對組件性能的影響，也為組件在電站的長期使用安全可靠性埋下了隱患。

層壓機(jī)加熱臺面結(jié)構(gòu)如圖1所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，從圖2中可知加熱油管路并未完全均勻分布到整個(gè)臺面上。

圖1 層壓機(jī)加熱底板模型

圖2 層壓機(jī)加熱底板內(nèi)部結(jié)構(gòu)模型

本文針對電加熱層壓機(jī)，設(shè)計(jì)評估組件在層壓機(jī)內(nèi)有效的安全距離，合理有效的使用層壓機(jī)確保組件品質(zhì)。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)材料：膠膜EVA和POE，二甲苯：分析純，濟(jì)南八達(dá)化工有限公司。

儀器設(shè)備：沖片機(jī)CP25（河北利誠試驗(yàn)儀器有限公司）、萬能電子拉力機(jī)TH-8203A（蘇制）、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海徐吉電氣有限公司）、電加熱套16370（上海羌強(qiáng)）、雙腔層壓機(jī)BSL2436OAC-H（博碩）。

1.2 樣品制備

在穩(wěn)定量產(chǎn)工藝參數(shù)條件下，根據(jù)層壓如圖3所示，圖3中1、層壓機(jī)底板真空孔，2、層壓機(jī)法蘭，3、層壓機(jī)加熱底板邊緣，4a、第一待層壓樣品，4b、第二待層壓樣品，4c、第三待層壓樣品，5、層壓機(jī)下布邊緣，其中4a、4b、4c為制樣樣品，制樣交聯(lián)度樣品時(shí)裁切好膠膜后，距離法蘭內(nèi)沿不同的距離放置好樣品進(jìn)行層壓；制樣剝離強(qiáng)度同樣相同方式放置位置后進(jìn)行層壓制成樣品。

圖3 交聯(lián)度及剝離強(qiáng)度樣品制樣位置[1]

制樣樣品后按如圖4中所示，將樣品按照距離法蘭內(nèi)沿不同的距離進(jìn)行裁切成寬度為1cm的樣品小條，裁切好后進(jìn)行相應(yīng)的交聯(lián)度及剝離強(qiáng)度的測試。

圖4 交聯(lián)度及剝離強(qiáng)度樣品制樣位置圖[1]

1.3 性能表征

1.3.1 剝離強(qiáng)度的測定

剝離強(qiáng)度表征的是膠膜與玻璃之間的粘結(jié)性能，膠膜與玻璃間的剝離強(qiáng)度按照GB/T2790-1995“膠粘劑180°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)方法”進(jìn)行[2]。

計(jì)算公式為：

公式中：σ180°為180°的剝離強(qiáng)度，kN/m；F為剝離力，N；B為試樣寬度，mm[2]。

1.3.2 交聯(lián)度的測試

將經(jīng)過層壓機(jī)層壓后的膠膜樣品，按規(guī)定要求裁剪，稱取標(biāo)準(zhǔn)重量，稱量網(wǎng)帶重量后將稱好的樣品放置到網(wǎng)袋內(nèi)，做好編號，將其放入140°的二甲苯中煮沸萃取5h，沒有交聯(lián)的膠膜會溶解到二甲苯中，已交聯(lián)的不會溶解于二甲苯中，通過未溶的試樣量和原始試樣總量的比值確定交聯(lián)度[3]。

計(jì)算公式為：

公式中，W1為膠膜樣品重量；W2為萃取后試樣重量[3]。

2.結(jié)果與討論

2.1 邊緣距離與交聯(lián)度的相應(yīng)關(guān)系

將樣品放置到距離不同法蘭內(nèi)沿制的樣品，將樣品按距離法蘭內(nèi)沿不同的距離進(jìn)行分類測量對應(yīng)的測試結(jié)果如下：

從圖5中可知EVA膠膜樣品層壓后距離法蘭內(nèi)沿的距離在＞4cm的條件下，測試交聯(lián)度才能保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求，故在＜4cm內(nèi)測試的樣品數(shù)值波動大，不能保證經(jīng)層壓后的膠膜性能。

圖5 邊緣距離與EVA膠膜交聯(lián)度的對應(yīng)關(guān)系

從圖6中可知POE膠膜樣品層壓后距離法蘭內(nèi)沿的距離在＞5cm的條件下，測試交聯(lián)度才能保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求，故在＜5cm內(nèi)測試的樣品數(shù)值波動大，不能保證經(jīng)層壓后的膠膜性能。

圖6 邊緣距離與POE膠膜交聯(lián)度的對應(yīng)關(guān)系

2.2 邊緣距離與剝離強(qiáng)度的相應(yīng)關(guān)系

將樣品放置到距離不同法蘭內(nèi)沿制的樣品，將樣品按距離法蘭內(nèi)沿不同的距離進(jìn)行分類測量對應(yīng)的測試結(jié)果如下：

從圖7中可知EVA膠膜樣品層壓后距離法蘭內(nèi)沿的距離在＞2cm的條件下，測試EVA膠膜的剝離強(qiáng)度能保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但距離在＜2cm內(nèi)測試的EVA膠膜樣品的剝離強(qiáng)度數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)要求，不能保證經(jīng)層壓后的EVA膠膜性能。

圖7 邊緣距離與EVA剝離強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系

從圖8中可知POE膠膜樣品層壓后距離法蘭內(nèi)沿的距離在＞3cm的條件下，測試其剝離強(qiáng)度能保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)在距離＜3cm內(nèi)時(shí)，測試的POE膠膜樣品數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)下限，不能保證經(jīng)層壓后的POE膠膜性能。

圖8 邊緣距離與POE剝離強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系

3.結(jié)論

本文著重研究組件在量產(chǎn)參數(shù)條件下，為保證組件性能確定了組件在進(jìn)入層壓機(jī)內(nèi)后，其距離法蘭內(nèi)沿最小的距離。通過對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為保證EVA和POE膠膜交聯(lián)度合格，需保證組件邊緣距離法蘭內(nèi)沿＞5CM。同時(shí)若要保證EVA和POE膠膜交聯(lián)度合格，組件邊緣距離法蘭內(nèi)沿需＞3CM。故若想保證組件在現(xiàn)有層壓機(jī)內(nèi)經(jīng)層壓后的POE和EVA膠膜性能，必須確保組件邊緣距離法蘭內(nèi)沿＞5CM。

基于此實(shí)驗(yàn)方法可應(yīng)用于不同層壓機(jī)的有效層壓面積，對于優(yōu)化改善層壓機(jī)加熱底板的油路結(jié)構(gòu)提供了方向，可油路設(shè)計(jì)盡可能地靠近邊緣或在邊緣增加輔助加熱裝置，擴(kuò)大層壓機(jī)的有效層壓面積。