光伏組件氣泡原因剖析
在當(dāng)今光伏產(chǎn)業(yè)迅速崛起的背景下，光伏組件扮演著光伏發(fā)電系統(tǒng)心臟的角色，其質(zhì)量狀況直接關(guān)系到系統(tǒng)的發(fā)電效能和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的能力。在光伏組件的生產(chǎn)流程中，氣泡作為一種常見(jiàn)的缺陷，持續(xù)受到業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注。對(duì)氣泡產(chǎn)生的根源進(jìn)行深入剖析，并探索行之有效的解決策略，對(duì)于提高光伏組件的整體品質(zhì)、促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有極其關(guān)鍵的價(jià)值。
光伏組件依據(jù)結(jié)構(gòu)差異可分為單玻和雙玻兩大類別。單玻組件背面覆蓋的是背板材料，而雙玻組件的背面則是采用玻璃材質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)上的不同，給雙玻組件在氣泡問(wèn)題上帶來(lái)了特有的挑戰(zhàn)。由于雙玻組件背面玻璃的構(gòu)造特性，在層壓過(guò)程中，特別是邊緣受到過(guò)大壓力以及出腔后的冷卻階段，背面玻璃會(huì)因彎曲應(yīng)力的恢復(fù)而產(chǎn)生形變，這種形變往往成為氣泡產(chǎn)生的誘因。
具體而言，一是玻璃中間部分可能發(fā)生翹曲，使得原本應(yīng)排出的氣泡被滯留；二是當(dāng)層壓腔蓋打開(kāi)時(shí)，上層的玻璃會(huì)恢復(fù)其原有形狀，而此時(shí)EVA材料仍處于熔融狀態(tài)，于是氣泡便從中析出。
原材料問(wèn)題
EVA 膠膜具有吸濕性，若已裁剪的 EVA 膠膜放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，在濕度較大的環(huán)境中會(huì)吸收大量水分。當(dāng)用于光伏組件封裝，層壓加熱時(shí)，水分迅速汽化成水蒸氣，進(jìn)而形成氣泡。相關(guān)研究表明，當(dāng) EVA 膠膜的含水率超過(guò) 0.5% 時(shí)，組件產(chǎn)生氣泡的概率顯著增加。
部分EVA膠膜在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中面臨配方設(shè)計(jì)不科學(xué)、分子量分布不均等問(wèn)題。尤其是一些小型生產(chǎn)商，他們可能部分或全部采用國(guó)產(chǎn)原料來(lái)制造EVA膠膜，且生產(chǎn)工藝相對(duì)粗糙，導(dǎo)致產(chǎn)品中含有較多的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在高溫層壓過(guò)程中可能會(huì)分解并釋放出氣體，進(jìn)而促使氣泡的形成。此外，EVA膠膜的分子量如果過(guò)低，其交聯(lián)程度便會(huì)顯得不足，在后續(xù)的層壓步驟里，這樣的EVA膠膜難以有效地阻止氣泡的產(chǎn)生和擴(kuò)散。
當(dāng)光伏組件采用的玻璃表面存在不平整現(xiàn)象時(shí)，與EVA膠膜貼合時(shí)會(huì)形成局部空隙，這些空隙在層壓過(guò)程中會(huì)阻礙空氣的完全排出，從而造成氣泡的出現(xiàn)。
另外，玻璃內(nèi)部可能隱藏著微小的氣孔或是含有雜質(zhì)，在高溫層壓條件下，這些氣孔和雜質(zhì)會(huì)釋放出氣體，引發(fā)氣泡的產(chǎn)生。尤其是一些質(zhì)量較低的玻璃，由于其生產(chǎn)過(guò)程缺乏嚴(yán)格的檢測(cè)，導(dǎo)致內(nèi)部存在較多的缺陷，當(dāng)這些玻璃被用于組件封裝后，氣泡問(wèn)題便會(huì)頻繁出現(xiàn)。
單玻組件所采用的太陽(yáng)能背板，若經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的存放或是在不良的儲(chǔ)存條件下保存，容易吸收濕氣而變得潮濕。當(dāng)這些受潮的背板進(jìn)入層壓工序時(shí)，其中的水分會(huì)轉(zhuǎn)化為水蒸氣，進(jìn)而成為產(chǎn)生氣泡的主要因素。
生產(chǎn)工藝相關(guān)因素
如果抽真空的時(shí)間不足，組件內(nèi)部的氣體就無(wú)法被徹底排出，即便在后續(xù)的加壓過(guò)程中，也難以將已存在的氣泡驅(qū)除。另外，如果層壓的壓力不足，EVA膠膜就無(wú)法緊密地與電池片、玻璃等組件材料貼合，這樣一來(lái)，氣體就更難以逸出，從而容易形成氣泡。
加熱板溫度分布不均勻會(huì)導(dǎo)致部分區(qū)域提前固化，進(jìn)而使得氣泡被困在那些EVA膠膜未充分交聯(lián)的區(qū)域中。如果層壓的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或是溫度過(guò)高，EVA膠膜中的有機(jī)過(guò)氧化物會(huì)分解并釋放出氧氣，這些氧氣就會(huì)形成氣泡。特別是當(dāng)層壓溫度超過(guò)150℃時(shí)，EVA膠膜的交聯(lián)速度會(huì)急劇加快，從而大大增加氣泡產(chǎn)生的幾率。對(duì)于大型的光伏組件而言，如果層壓時(shí)間少于15分鐘，同樣會(huì)提高氣泡出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。
在電池片的焊接作業(yè)中，如果焊接溫度設(shè)置得過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致電池片表面的銀漿等材質(zhì)受熱分解并釋放出氣體。這些氣體在后續(xù)的層壓環(huán)節(jié)中難以被徹底清除，進(jìn)而會(huì)聚集成氣泡。特別是當(dāng)焊接溫度攀升至250℃以上時(shí)，銀漿分解所產(chǎn)生的氣體量會(huì)顯著增多，而且過(guò)高的溫度還可能對(duì)電池片的電性能造成不良影響。
如果焊接速度過(guò)快，焊接的質(zhì)量就會(huì)受到影響，焊縫部位可能會(huì)出現(xiàn)微小的空隙，這些空隙在后續(xù)的層壓過(guò)程中會(huì)成為氣體聚集的地點(diǎn)，從而導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生。相反，如果焊接速度過(guò)慢，電池片就會(huì)在高溫環(huán)境中暴露過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，這樣會(huì)增加氣體產(chǎn)生的可能性，同樣也不利于避免氣泡的形成。
環(huán)境因素
車間內(nèi)的環(huán)境濕度對(duì)光伏組件氣泡的形成具有重要影響。當(dāng)車間濕度偏高時(shí)，空氣中的水汽容易凝結(jié)在玻璃、電池片等原材料的表面。在層壓工序中，這些水汽會(huì)因受熱而轉(zhuǎn)化為水蒸氣，進(jìn)而引發(fā)氣泡的產(chǎn)生。通常而言，為了保障光伏組件的生產(chǎn)質(zhì)量，車間的相對(duì)濕度應(yīng)當(dāng)維持在40%至60%的范圍內(nèi)。然而，在夏季高溫且降雨頻繁的季節(jié)里，如果車間缺乏高效的除濕設(shè)施，濕度往往會(huì)攀升至70%以上，這時(shí)組件出現(xiàn)氣泡的幾率就會(huì)顯著增加。
車間內(nèi)灰塵較多時(shí)，在組件組裝過(guò)程中，灰塵可能混入 EVA 膠膜與其他材料之間。這些灰塵在層壓加熱時(shí)，可能吸附氣體，或本身含有可揮發(fā)物質(zhì)，從而導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生。
人為因素
原材料搬運(yùn)與存放不當(dāng)，操作人員若不注意，可能使 EVA 膠膜、玻璃等材料表面產(chǎn)生劃痕、破損，這些缺陷部位在層壓時(shí)容易形成氣泡。在組件組裝過(guò)程中，操作人員若未將 EVA 膠膜、電池片、玻璃等材料對(duì)齊，會(huì)導(dǎo)致局部間隙不均勻，空氣在這些間隙處積聚形成氣泡。
原材料管理
控制好每天所用 EVA 膠膜的數(shù)量，讓每個(gè)員工清楚每天的生產(chǎn)任務(wù)，避免 EVA 膠膜裁剪后長(zhǎng)時(shí)間放置。盡量選擇質(zhì)量較好的 EVA 膠膜，優(yōu)先考慮采用優(yōu)質(zhì)原料、生產(chǎn)工藝成熟的廠家產(chǎn)品。
對(duì)于玻璃，嚴(yán)格把控進(jìn)貨質(zhì)量，檢查玻璃表面平整度和內(nèi)部缺陷。對(duì)于單玻組件的背板，將分切好的太陽(yáng)能背板放置烘箱內(nèi)預(yù)烘烤 1 - 2 分鐘，趕出潮氣后再使用。
生產(chǎn)工藝優(yōu)化
調(diào)整層壓工藝參數(shù)，確保抽真空時(shí)間適量，使組件內(nèi)氣體充分排出。增大層壓壓力，可通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)層壓時(shí)間或再墊一層高溫布來(lái)實(shí)現(xiàn)。墊高溫布使組件受熱均勻，最大溫差小于 4°，避免局部提前固化。根據(jù)廠家提供的參數(shù)，精確確定層壓總的時(shí)間，避免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高。
根據(jù)電池片類型和規(guī)格，精確調(diào)整焊接溫度和速度，確保焊接質(zhì)量，減少因焊接導(dǎo)致的氣體產(chǎn)生。
環(huán)境管控
保持車間環(huán)境相對(duì)濕度在 40% - 60% 之間，安裝良好的除濕設(shè)備，尤其在夏季高溫多雨季節(jié)，嚴(yán)格控制濕度。加強(qiáng)車間清潔管理，嚴(yán)格執(zhí)行無(wú)塵車間標(biāo)準(zhǔn)，減少車間內(nèi)灰塵。
人員培訓(xùn)與操作規(guī)范
加強(qiáng)對(duì)操作人員的技能培訓(xùn)，確保原材料搬運(yùn)和存放過(guò)程規(guī)范有序，以防止材料表面受到損傷。重視并強(qiáng)化車間的6S管理措施，特別是在疊層工序中，要嚴(yán)防異物落入。針對(duì)雙玻組件因玻璃形變而產(chǎn)生的氣泡問(wèn)題，可以采取增加層壓邊框的方法來(lái)解決，同時(shí)需根據(jù)氣壓以及層壓框與層壓件之間的間距進(jìn)行合理調(diào)控。
綜上所述，光伏組件氣泡問(wèn)題的產(chǎn)生是多因素交織的結(jié)果。只有從原材料、生產(chǎn)工藝、環(huán)境和人員操作等各個(gè)環(huán)節(jié)入手，嚴(yán)格把控質(zhì)量，優(yōu)化工藝參數(shù)，改善生產(chǎn)環(huán)境，加強(qiáng)人員培訓(xùn)與管理，才能有效減少氣泡產(chǎn)生，提高光伏組件質(zhì)量和可靠性，這樣才能為光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。