CN106972073A - 一种用于太阳能组件的层压装置及其层压封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于太阳能组件的层压装置，包括基板和压板，液压缸带动压板上下运动，实现基板与压板的压合，压板底面设置有硅胶膜，基板表面设置有若干个顶针，顶针上铺设有缓冲垫，基板内设置有安装孔，顶针通过升降杆安装在安装孔内，升降杆的底部设置有隔热套；基板内设置电加热丝，安装孔底部设置有螺旋导油管；安装孔的顶部设置有环形凹槽，顶针的边缘通过第一弹簧体设置有金属弹片，金属弹片外侧设置有硅胶缓冲垫；压板的边缘设置有滑轨，滑轨内滑动设置有夹持块，夹持块与第一气缸相连，夹持块固定加持在硅胶膜的边缘。本发明能够解决现有技术的不足，提高了层压过程中组件的受热和压力均匀度，提高了产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件生产技术领域，尤其是一种用于太阳能组件的层压装置及其层压封装方法。
背景技术
太阳能电池作为一种新能源技术，被广泛应用在各种领域。其中，在道路夜间照明的路灯上加装太阳能电池板和蓄电池，利用白天太阳能转化的电能，为路灯提供夜间照明能源，成为了一项环保、节能的通行做法。为了提高太阳能电池的密封性和耐用性，需要使用PVB或者EVA材料对太阳能电池进行封装。
现有技术的层压机，在对组件进行层压封装时，为了避免组件传递过程中过早使组件升温，会使用顶针对组件的预支持。但是，这一结构会在进行层压封装过程中，给组件本身带来加热不均匀的问题，此外，由于提供下压力的硅胶膜只能通过边缘固定的方法进行安装，这就导致在硅胶膜的中心和边缘会出现不可避免的压力差异。这些问题都会导致组件层压过程中出现气泡、破碎等问题，影响产品良率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于太阳能组件的层压装置及其层压封装方法，能够解决现有技术的不足，提高提高了层压过程中组件的受热和压力均匀度，提高了产品良率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种用于太阳能组件的层压装置，包括基板和压板，液压缸带动压板上下运动，实现基板与压板的压合，压板底面设置有硅胶膜，当基板和压板压合时，硅胶膜与压板之间形成上腔室，硅胶膜与基板之间形成下腔室，上腔室和下腔室内分别连接有真空管路，基板表面设置有若干个顶针，顶针上铺设有缓冲垫，基板内设置有安装孔，顶针通过升降杆安装在安装孔内，升降杆的底部设置有隔热套；基板内设置电加热丝，安装孔底部设置有螺旋导油管，螺旋导油管的进油端设置有导热翅片，电加热丝贯穿导热翅片，升降杆和隔热套位于螺旋导油管的内部；安装孔的顶部设置有环形凹槽，顶针的边缘通过第一弹簧体设置有金属弹片，金属弹片外侧设置有硅胶缓冲垫，当顶针下落时，金属弹片与环形凹槽过盈配合；压板的边缘设置有滑轨，滑轨内滑动设置有夹持块，夹持块与第一气缸相连，夹持块固定加持在硅胶膜的边缘。
作为优选，所述顶针的顶部中心设置有橡胶块，橡胶块顶部为弧形面，弧形面的顶部高于顶针的顶面，橡胶块内设置有竖直设置的第一通孔。
作为优选，所述顶针内设置有第一连杆，第一连杆的一端与橡胶块连接，第一连杆的另一端与第一弹簧体相连。
作为优选，所述压板的底面边缘通过第二气缸竖直设置有若干个下压杆，下压杆底部通过万向节设置有压头。
作为优选，所述压头的边缘设置有若干个定位杆，压头中心设置有吸盘。
作为优选，所述螺旋导油管的表面设置有梯形凹槽，梯形凹槽的顶部开口宽度大于底部宽度，梯形凹槽内设置有散热片，散热片的顶部设置有弧形部，弧形部与螺旋导油管的曲率半径相同，且曲率半径的方向相反。
一种上述的用于太阳能组件的层压装置的层压封装方法，其特征在于包括以下步骤：
A、加热温度控制在103～110℃，顶针顶起，将太阳能组件放置在缓冲垫上，基板和压板闭合；
B、下腔室抽真空，与此同时顶针下降，硅胶缓冲垫与环形凹槽相接触时停止下降；当下腔室的压强降至85KPa时，上腔室开始抽真空，与此同时顶针继续下降，至顶针完全进入基板内；下腔室压强降低的速度控制在上腔室压强降低速度的1.1～1.3倍；
C、当下腔室的压强达到0.5KPa时，上腔室与下腔室停止抽真空，加热温度提高至115～117℃，保持2～3min；
D、然后对上腔室继续抽真空，使上腔室和下腔室的压强保持一致，保持5～10min；
E、加热温度降低至105～108℃，对上腔室加压，使上腔室的压强提高至70KPa，保持8～12min；
F、加热温度降低至85～90℃，同时上腔室和下腔室注气破真空，破真空的时间控制在2～3min；
G、对太阳能组件进行冷却。
作为优选，步骤B中，第一气缸带动夹持块向外移动，使硅胶膜的表面张力提高60%～70%；步骤F中，在破真空前，第一气缸带动夹持块回复原始位置。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明首先通过改进顶针的导热结构，利用螺旋导油管对顶针部位进行直接加热，用来弥补顶针处的温度低点，通过加装隔热套，可以减少顶针顶起组件时顶针对于组件的热传导。螺旋导油管的表面可以提高螺旋导油管附近的温度场分布均匀度。顶针外侧的金属弹片可以实现顶针下降时的缓冲定位，实现顶针的两级下降。橡胶块用来为组件提供缓冲力，从而保证在层压过程中顶针进行两级下降时组件不会出现裂纹。第一通孔可以是橡胶块具有良好的导热性。当组件下压时，橡胶块发生形变，从而使得第一连杆向外移动，压缩第一弹簧体，从而提高金属弹片与环形凹槽的相对摩擦力，实现顶针第二级下降的减速缓冲。通过这一减速缓冲过程，与硅胶膜张紧力的调整相配合，可以有效提高组件平面的受力均匀度，从而减少气泡的产生。通过设置压头，可以进一步降低硅胶膜中心处和边缘处的压力差异，定位杆和吸盘可以在硅胶膜发生压力波动时保持边缘位置的充分压接，减少边缘气泡的产生。针对本发明所作的设备改进，本发明提供了一种低温层压的工艺。由于本发明可以提供更加均匀的加热环境，所以不需要像现有技术一样利用较高的温度来削弱温度不均衡的影响，同时由于提高了硅胶板的下压压力均匀度，可以减少低温层压带来的封装膜由于流动性差导致的封装不平整问题。低温层压可以使得加快气泡的排出。利用两次加压的封装过程，可以提高组件表面的受力均匀度，减少组件发生破碎的几率。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图图。
图2是本发明一个具体实施方式中顶针部位的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中螺旋导油管的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中压杆的结构图。
图中：1、基板；2、压板；3、液压缸；4、硅胶膜；5、上腔室；6、下腔室；7、真空管路；8、顶针；9、缓冲垫；10、安装孔；11、升降杆；12、隔热套；13、螺旋导油管；14、导热翅片；15、电加热丝；16、滑轨；17、夹持块；18、第一气缸；19、环形凹槽；20第一弹簧体；21、金属弹片；22、硅胶缓冲垫；23、橡胶块；24、弧形面；25、第一通孔；26、第一连杆；27、第二气缸；28、下压杆；29、万向节；30、压头；31、定位杆；32、吸盘；33、梯形凹槽；34、散热片；35、弧形部；36、排气孔；37、第二通孔；38、导热片；39、弧形槽。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-4，本发明一个具体实施方式包括基板1和压板2，液压缸3带动压板2上下运动，实现基板1与压板2的压合，压板2底面设置有硅胶膜4，当基板1和压板2压合时，硅胶膜4与压板2之间形成上腔室5，硅胶膜4与基板1之间形成下腔室6，上腔室5和下腔室6内分别连接有真空管路7，基板1表面设置有若干个顶针8，顶针8上铺设有缓冲垫9，基板1内设置有安装孔10，顶针8通过升降杆11安装在安装孔10内，升降杆11的底部设置有隔热套12；基板1内设置电加热丝15，安装孔10底部设置有螺旋导油管13，螺旋导油管13的进油端设置有导热翅片14，电加热丝15贯穿导热翅片14，升降杆11和隔热套12位于螺旋导油管13的内部；安装孔10的顶部设置有环形凹槽19，顶针8的边缘通过第一弹簧体20设置有金属弹片21，金属弹片21外侧设置有硅胶缓冲垫22，当顶针8下落时，金属弹片21与环形凹槽19过盈配合；压板2的边缘设置有滑轨16，滑轨16内滑动设置有夹持块17，夹持块17与第一气缸18相连，夹持块17固定加持在硅胶膜4的边缘。顶针8的顶部中心设置有橡胶块23，橡胶块23顶部为弧形面24，弧形面24的顶部高于顶针8的顶面，橡胶块23内设置有竖直设置的第一通孔25。顶针8内设置有第一连杆26，第一连杆26的一端与橡胶块23连接，第一连杆26的另一端与第一弹簧体20相连。压板2的底面边缘通过第二气缸27竖直设置有若干个下压杆28，下压杆28底部通过万向节29设置有压头30。压头30的边缘设置有若干个定位杆31，压头30中心设置有吸盘32。螺旋导油管13的表面设置有梯形凹槽33，梯形凹槽33的顶部开口宽度大于底部宽度，梯形凹槽33内设置有散热片34，散热片34的顶部设置有弧形部35，弧形部35与螺旋导油管13的曲率半径相同，且曲率半径的方向相反。
另外，安装孔10的底部设置有排气孔36，排气孔36与真空管路7相连。金属弹片21上设置有第二通孔37，顶针8的下方设置有导热片38，导热片38位于散热片34的外侧，导热片38的内侧设置有弧形槽39，弧形槽39与螺旋导油管13的螺旋平面相互平行，当顶针8下降后，导热片38与螺旋导油管13相接触。本发明将排气孔36设置在安装孔10内，可以减少排气过程对组件表面加热温度的影响。排气过程中，气流通过第二通孔37流入安装孔10，导热片38和散热片34可以对流过的高温气体进行二次吸热，减少安装孔处的流量流失。导热片38同时还可以提高螺旋导油管13向外热辐射的效率，从而进一步减低安装孔和其它位置上的温度差。
一种上述的用于太阳能组件的层压装置的层压封装方法，包括以下步骤：
A、加热温度控制在107℃，顶针8顶起，将太阳能组件放置在缓冲垫9上，基板1和压板2闭合；
B、下腔室6抽真空，与此同时顶针8下降，硅胶缓冲垫22与环形凹槽19相接触时停止下降；当下腔室6的压强降至85KPa时，上腔室5开始抽真空，与此同时顶针8继续下降，至顶针8完全进入基板1内；下腔室6压强降低的速度控制在上腔室5压强降低速度的1.2倍；
C、当下腔室6的压强达到0.5KPa时，上腔室5与下腔室6停止抽真空，加热温度提高至115℃，保持2min30s；
D、然后对上腔室5继续抽真空，使上腔室5和下腔室6的压强保持一致，保持8min；
E、加热温度降低至108℃，对上腔室5加压，使上腔室5的压强提高至70KPa，保持10min；
F、加热温度降低至88℃，同时上腔室5和下腔室6注气破真空，破真空的时间控制在3min；
G、对太阳能组件进行冷却。
步骤B中，第一气缸18带动夹持块17向外移动，使硅胶膜4的表面张力提高60%；步骤F中，在破真空前，第一气缸18带动夹持块17回复原始位置。
当层压温度发生变化时，螺旋导油管13内的油液流动速度加快，油液流动的加速度与实际温度和目标温度的差值成正比，当温度稳定后，螺旋导油管13内的油液流动速度恢复原始状态。当顶针8向下运动时，螺旋导油管13内的油液流动速度加快3倍，当顶针8再次顶起时螺旋导油管13内的油液流动速度恢复原始状态。
在夹持块17带动硅胶膜4发生张力变化时，硅胶膜4的表面张力增加量的平方与上腔室5的压强减小量成正比。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种用于太阳能组件的层压装置，包括基板（1）和压板（2），液压缸（3）带动压板（2）上下运动，实现基板（1）与压板（2）的压合，压板（2）底面设置有硅胶膜（4），当基板（1）和压板（2）压合时，硅胶膜（4）与压板（2）之间形成上腔室（5），硅胶膜（4）与基板（1）之间形成下腔室（6），上腔室（5）和下腔室（6）内分别连接有真空管路（7），基板（1）表面设置有若干个顶针（8），顶针（8）上铺设有缓冲垫（9），其特征在于：基板（1）内设置有安装孔（10），顶针（8）通过升降杆（11）安装在安装孔（10）内，升降杆（11）的底部设置有隔热套（12）；基板（1）内设置电加热丝（15），安装孔（10）底部设置有螺旋导油管（13），螺旋导油管（13）的进油端设置有导热翅片（14），电加热丝（15）贯穿导热翅片（14），升降杆（11）和隔热套（12）位于螺旋导油管（13）的内部；安装孔（10）的顶部设置有环形凹槽（19），顶针（8）的边缘通过第一弹簧体（20）设置有金属弹片（21），金属弹片（21）外侧设置有硅胶缓冲垫（22），当顶针（8）下落时，金属弹片（21）与环形凹槽（19）过盈配合；压板（2）的边缘设置有滑轨（16），滑轨（16）内滑动设置有夹持块（17），夹持块（17）与第一气缸（18）相连，夹持块（17）固定加持在硅胶膜（4）的边缘。
2.根据权利要求1所述的用于太阳能组件的层压装置，其特征在于：所述顶针（8）的顶部中心设置有橡胶块（23），橡胶块（23）顶部为弧形面（24），弧形面（24）的顶部高于顶针（8）的顶面，橡胶块（23）内设置有竖直设置的第一通孔（25）。
3.根据权利要求2所述的用于太阳能组件的层压装置，其特征在于：所述顶针（8）内设置有第一连杆（26），第一连杆（26）的一端与橡胶块（23）连接，第一连杆（26）的另一端与第一弹簧体（20）相连。
4.根据权利要求1所述的用于太阳能组件的层压装置，其特征在于：所述压板（2）的底面边缘通过第二气缸（27）竖直设置有若干个下压杆（28），下压杆（28）底部通过万向节（29）设置有压头（30）。
5.根据权利要求4所述的用于太阳能组件的层压装置，其特征在于：所述压头（30）的边缘设置有若干个定位杆（31），压头（30）中心设置有吸盘（32）。
6.根据权利要求1所述的用于太阳能组件的层压装置，其特征在于：所述螺旋导油管（13）的表面设置有梯形凹槽（33），梯形凹槽（33）的顶部开口宽度大于底部宽度，梯形凹槽（33）内设置有散热片（34），散热片（34）的顶部设置有弧形部（35），弧形部（35）与螺旋导油管（13）的曲率半径相同，且曲率半径的方向相反。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的用于太阳能组件的层压装置的层压封装方法，其特征在于包括以下步骤：
A、加热温度控制在103～110℃，顶针（8）顶起，将太阳能组件放置在缓冲垫（9）上，基板（1）和压板（2）闭合；
B、下腔室（6）抽真空，与此同时顶针（8）下降，硅胶缓冲垫（22）与环形凹槽（19）相接触时停止下降；当下腔室（6）的压强降至85KPa时，上腔室（5）开始抽真空，与此同时顶针（8）继续下降，至顶针（8）完全进入基板（1）内；下腔室（6）压强降低的速度控制在上腔室（5）压强降低速度的1.1～1.3倍；
C、当下腔室（6）的压强达到0.5KPa时，上腔室（5）与下腔室（6）停止抽真空，加热温度提高至115～117℃，保持2～3min；
D、然后对上腔室（5）继续抽真空，使上腔室（5）和下腔室（6）的压强保持一致，保持5～10min；
E、加热温度降低至105～108℃，对上腔室（5）加压，使上腔室（5）的压强提高至70KPa，保持8～12min；
F、加热温度降低至85～90℃，同时上腔室（5）和下腔室（6）注气破真空，破真空的时间控制在2～3min；
G、对太阳能组件进行冷却。
8.根据权利要求7所述的用于太阳能组件的层压装置的层压封装方法，其特征在于：步骤B中，第一气缸（18）带动夹持块（17）向外移动，使硅胶膜（4）的表面张力提高60%～70%；步骤F中，在破真空前，第一气缸（18）带动夹持块（17）回复原始位置。
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