CN107804054A - 一种光伏电池的tpt背板、热压方法及热压设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏电池的TPT背板、热压方法及热压设备，该热压方法包括以下步骤：(1)放卷：牵引所述TPT背板从卷中放出；(2)预热处理：对所述TPT背板进行预热，预热后，所述TPT背板的温度为140～160℃；(3)热压处理：对预热后的所述TPT背板进行热压，热压时施加在所述TPT背板上的压力为7～15kg/cm2，热压后，所述TPT背板的温度为230～246℃；(4)冷却处理：对热压后的所述TPT背板进行冷却，冷却后，所述TPT背板的温度为30～35℃；(5)收卷：对冷却后的所述TPT背板进行收卷。该热压方法能够将TPT背板外层与中间层的剥离强度加强到＞40N/cm。
Description
技术领域
本发明涉及光伏电池制造技术领域，具体地说，涉及一种光伏电池的TPT背板、热压方法及热压设备。
背景技术
太阳能是自然界取之不尽用之不竭的清洁能源，近年来，光电转换太阳能利用取得了良好的发展。其中，由光伏电池组合而成的太阳能电池板已逐渐成为光电转换市场主流技术。
现有的光伏电池是由玻璃、EVA、硅片和背板组成，并按照“玻璃-EVA-硅片-EVA-背板”的结构封装而成。其中，背板位于光伏电池背面的最外层，是光伏电池的重要组成部分，其不仅起到封装的作用，同时还起到保证光伏电池不受环境影响的作用，确保光伏电池的使用寿命。
按照光伏电池背板所采用的薄膜材质，可以将背板划分为含氟背板、PET背板、Tedlar背板与其他一些采用如PE材质的背板产品。含氟背板包括FPF、FPE结构的背板，PET背板包括全PET与PET/聚烯烃结构的背板。其中，F为含氟薄膜；P为经双向拉伸工艺制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即PET薄膜)；E为乙烯-醋酸乙烯共聚物(即EVA)；聚烯烃指各种以碳碳结构为主链的塑料。这些结构层之间使用胶粘剂进行粘合，通过复合工艺制备成型。
目前，更多的光伏电池背板采用Tedlar背板，典型的Tedlar背板为TPT结构的背板，即Tedlar/PET/Tedlar结构，其中，Tedlar为杜邦公司生产的PVF(聚氟乙烯)薄膜。现在，以杜邦公司的Tedlar为基材的背板主导了大部分的光伏背板市场，第一款进入光伏市场的产品为PVF2001，目前杜邦公司的Tedlar产品已经开发出第三代。
但是，现有技术生产出的TPT结构光伏背板外层与中间层的层间剥离强度通常为7N/cm，而为获得更好的耐候性，使光伏背板使用寿命大于20年以上，该层间剥离强尚无法满足要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种光伏电池的TPT背板的热压方法，通过该热压方法能够将背板外层与中间层的剥离强度加强到＞40N/cm。
为实现上述目的，本发明一方面提供一种光伏电池的TPT背板的热压方法，包括以下步骤：
(1)放卷：牵引所述TPT背板从卷中放出；
(2)预热处理：对所述TPT背板进行预热，预热后，所述TPT背板的温度为140～160℃；
(3)热压处理：对预热后的所述TPT背板进行热压，热压时，施加在所述TPT背板上的压力为7～15kg/cm2，所述TPT背板的温度为230～246℃；
(4)冷却处理：对热压后的所述TPT背板进行冷却，冷却后，所述TPT背板的温度为30～35℃；
(5)收卷：对冷却后的所述TPT背板进行收卷。
优选地，步骤(3)中，所述TPT背板在热压时的张力范围为160～220N。
优选地，步骤(3)中，所述TPT背板通过相配合的热压辊与压合胶辊进行压合，所述TPT背板与所述热压辊的辊面的包角为0～270°。
优选地，步骤(2)中，所述TPT背板经过两次预热后温度达到140～160℃。
优选地，步骤(2)中，经第一次预热后，所述TPT背板的温度为80～95℃，经第二次预热后，所述TPT背板的温度为140～160℃。
优选地，步骤(2)中，所述TPT背板在第一次预热时的张力范围为160～280N，所述TPT背板在第二次预热时的张力范围为160～240N。
优选地，步骤(2)中，所述TPT背板分别通过第一预热辊和第二预热辊进行预热，所述TPT背板与所述第一预热辊和第二预热辊的辊面的包角均为160°～180°。
优选地，步骤(4)中，所述TPT背板通过冷却辊进行冷却，所述TPT背板与所述冷却辊的辊面的包角为320°。
本发明另一方面提供一种光伏电池的TPT背板，所述TPT背板由上述的热压方法制得。
本发明再一方面提供一种热压设备，用于光伏电池的TPT背板的热压，所述热压设备包括沿热压过程依次设置的放卷机构、预热单元、热压单元、冷却单元、收卷机构，所述热压设备还包括位于所述放卷机构、预热单元、热压单元、冷却单元、收卷机构之间的多个导辊；其中，
所述预热单元包括以沿热压过程依次设置的第一预热单元和第二预热单元，所述第一预热单元和第二预热单元分别包括第一预热辊和第二预热辊，所述第一预热辊和所述第二预热辊的辊体涂层均为硬铬，所述第一预热辊的表面粗糙度为0.01～0.03μm，所述第二预热辊的表面粗糙度为0.02～0.03μm；
所述热压单元包括相配合的热压辊与压合胶辊，所述热压辊的辊体涂层为硬铬，所述热压辊的表面粗糙度为0.04～0.05μm；
所述冷却单元包括冷却辊，所述冷却辊的辊体涂层为硬铬，所述冷却辊的表面粗糙度为0.01～0.02μm。
与现有技术相比，本发明提供的光伏电池的TPT背板、热压方法及热压设备至少具有以下有益效果：
通过在230～246℃下对TPT背板进行热压，并将热压单元的对压压力控制在7～15kg/cm2范围内，使得TPT背板1外层的Tedlar薄膜被加热至其熔程范围内，在上述压力下连续滚压后迅速冷却结晶定型，从而显著增加Tedlar薄膜与PET薄膜的剥离强度，经检测，通过该热压方法处理后，Tedlar薄膜与PET薄膜的剥离强度能够达到＞40N/cm，进而使光伏背板使用寿命大于20年以上。
附图说明
图1为本发明实施例的光伏电池的TPT背板的热压方法流程图；
图2为本发明一个实施例的光伏电池的TPT背板的热压装置示意图；
图3为本发明另一实施例的光伏电池的TPT背板的热压装置示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
本发明内所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。
请参照图1，本发明一方面提供一种光伏电池的TPT背板的热压方法，包括步骤：S11放卷、S12预热处理、S13热压处理、S14冷却处理及S15收卷。
请参照图2和图3，本发明另一方面提供一种能够应用于上述热压方法的热压设备，包括沿热压过程依次设置的放卷机构10、预热单元20、热压单元30、冷却单元40、收卷机构50，该热压设备还包括多个导辊60。导辊60的位置的可能需要进行设置，通常为位于放卷机构10、预热单元20、热压单元30、冷却单元40、收卷机构50之间。
下面结合附图对本发明的热压方法和热压设备进行详细描述。
S11放卷：牵引TPT背板100从卷中放出。
在一个实施例中，TPT背板100通过放卷机构10进行放卷，放卷机构10可以是放卷装置。放卷时，为防止TPT背板100出现出现褶皱、变形等情况，在放卷机构10与预热单元20之间设置张力检测装置(未示出)，对TPT背板100的张力进行检测，并将TPT背板100的张力控制在160～300N范围内。
S12预热处理：对TPT背板100进行预热，预热后，TPT背板100的温度为140～160℃。
通过预热使得TPT背板100在热压处理之前升温至140～160℃，在后续热压过程中，使TPT材料受热更均匀。
在一较佳实施例中，TPT背板100经过两次预热后温度达到140～160℃，优选地，经第一次预热后，TPT背板100的温度为80～95℃，经第二次预热后，TPT背板100的温度为140～160℃。
在一个实施例中，TPT背板100通过预热单元20进行预热，本实施例中，预热单元20包括第一预热单元，在一较佳实施例中，预热单元20更包括沿热压过程设置的且位于第一预热单元后的第二预热单元(未示出)。其中，经第一预热单元预热后，TPT背板100的温度为80～95℃，经第二预热单元预热后，TPT背板100的温度为140～160℃。通过设置第一预热单元和第二预热单元，使得TPT背板100的预热过程更均匀。
在一个实施例中，第一预热单元和第二预热单元分别包括第一预热辊和第二预热辊，进一步地，第一预热单元和第二预热单元还分别包括传动源、固定包角辊和磁粉离合器(未示出)，其中，TPT背板100与第一预热辊和第二预热辊的辊面的包角均为160°～180°，优选为170°。
TPT背板100经过第一预热单元、第二预热单元预热后的温度可以通过TPT背板100与第一预热辊、第二预热辊的辊面的包角大小控制。具体地说，包角是指TPT背板100与辊面接触的圆弧所对应的圆心角，包角大小反映的是TPT背板100与第一预热辊、第二预热辊的辊面接触的面积大小，进一步反映的是经过第一预热辊、第二预热辊预热后，TPT背板100升温的多少，包角越大，经第一预热辊、第二预热辊预热后，TPT背板100升温越高。
本实施例中，TPT背板100与第一预热辊和第二预热辊的辊面的包角均可以大于160°，并小于180°，经发明人试验，TPT背板100与第一预热辊和第二预热辊的辊面的包角均为170°时，TPT背板100的预热效果最佳，其中，经第一预热单元预热后，TPT背板100的温度为80～95℃，经第二预热单元预热后，TPT背板100的温度为140～160℃。
在一个实施例中，第一预热辊和第二预热辊的辊体直径相同，例如可以是500mm。第一预热辊和第二预热辊的辊体涂层可以是硬铬，通过先电镀后精磨抛光处理，其中，第一预热辊和第二预热辊的表面粗糙度分别为0.01～0.03μm、0.02～0.03μm，控制第一预热辊的表面粗糙度有利于TPT背板100与第一预热辊的接触，增加第二预热辊的表面粗糙度则是由于随着预热温度的升高，增加表面粗糙度有利于防止TPT背板100与第二预热辊的辊面发生粘连。
在一个实施例中，第一预热辊的材料宽幅度工作区内温度梯度±1～2℃，辊面温度90～105℃(工作区及非工作区独立控温)，第二预热辊的材料宽幅度工作区内温度梯度±1～2℃，辊面温度150～170℃(工作区及非工作区独立控温)，第一预热辊和第二预热辊的辊体加热功率分别均为56kW。
在进行预热过程中，TPT背板100的张力必须严格控制，否则会出现褶皱、单边松紧(即拉伸变形)等情况，发明人发现，TPT背板100经第一预热单元预热时的张力范围为160～280N时，TPT背板100经第二预热单元预热时的张力范围为160～240N时，预热后的TPT背板100无褶皱无变形。在一个实施例中，TPT背板100经第一预热单元预热和第二预热单元时的张力通过在第一预热单元和第二预热单元之间、第二预热单元与热压单元30之间分别设置张力检测装置(未示出)进行检测和控制。
S13热压处理：对预热后的TPT背板100进行热压，热压时，施加在TPT背板100上的压力为7～15kg/cm2，TPT背板100的温度为230～246℃。
通过在230～246℃下对TPT背板100进行热压，并将热压单元30的对压压力控制在7～15kg/cm2范围内，使得TPT背板100外层的Tedlar薄膜被加热至其熔程范围内，在上述压力下连续滚压后迅速冷却结晶定型，从而显著增加Tedlar薄膜与PET薄膜的剥离强度，经检测，通过该热压方法处理后，Tedlar薄膜与PET薄膜的剥离强度能够达到＞40N/cm，进而使光伏背板使用寿命大于20年以上。
在一个实施例中，TPT背板100通过热压单元30进行热压，热压单元30包括相配合的热压辊31与压合胶辊32，进一步包括传动源、活动包角调节机构和加压装置(未示出)，该传动源为整机生产的主速度源。其中，TPT背板100与热压辊31的辊面的包角为0～270°，优选为15～120°，该包角可以通过导辊60进行调节。
具体地说，热压辊31周围设置有至少两个导辊60，通过改变导辊60的运动轨迹61，能够改变TPT背板100与热压辊31的辊面的包角大小。其中，图2为包角为0°的示意图，TPT背板100经预热单元20预热后，直接进入热压辊31与压合胶辊32之间进行压合；图3为包角为约270°的示意图，TPT背板100经预热单元20预热后，在两个导辊60的导向作用下，包覆在热压辊31上，然后进入热压辊31与压合胶辊32之间进行压合。
由于TPT背板100经预热单元20预热后的温度约为140～160℃，通过调节TPT背板100与热压辊31的辊面的包角大小，能够在TPT背板100被热压之前进一步升高温度，从而保证热压时TPT背板100的Tedlar薄膜的温度在其熔程范围内。
在热压过程中，为防止TPT背板100出现褶皱、变形等情况，TPT背板100经热压单元30热压时的张力范围为160～220N。
在一个实施例中，热压辊31的辊体涂层为硬铬，通过先电镀、精磨抛光处理后再喷砂处理，其表面粗糙度为0.04～0.05μm，通过增加其表面粗糙度，能够防止TPT背板100与热压辊31的辊面发生粘连。需要说明的是，为防止TPT背板100与热压辊31的辊面发生粘连，也可以采用在热压辊31的辊面上设置微孔结构，并在该微孔结构中渗入防粘硅油的方法，同样可以实现防粘效果。
在一个实施例中，热压辊31的材料宽幅度工作区内温度梯度±1～2℃，辊面温度240～255℃(工作区及非工作区独立控温)，热压辊31的辊体加热功率为40kW。
在一较佳实施例中，第一预热单元、第二预热单元、热压单元30均位于保温箱内，通过设置保温箱，有效地减少了上述预热单元20和热压单元30通过其表面向空气中散失的热量，能够减少能源消耗，同时，能够保证TPT背板100在进入热压单元30前具有合适的预热温度。
S14冷却处理：对热压后的TPT背板100进行冷却，冷却后，TPT背板100的温度为30～35℃。
在一个实施例中，TPT背板100通过冷却单元40进行冷却。TPT背板100经热压单元30在230～246℃高温下连续滚压后，TPT背板100外层的Tedlar薄膜发生熔融，然后通过冷却单元40迅速降温至30～35℃，Tedlar薄膜迅速冷却结晶定型，从而显著增加Tedlar薄膜与PET薄膜的剥离强度。
在一个较佳实施例中，冷却单元40包括冷却辊，进一步包括磁粉离合器和测速装置(未示出)，冷却辊优选为无结露冷却辊。TPT背板100与冷却辊的辊面的包角为320°，该包角较大，通过增加该包角大小，以增大TPT背板100与冷却辊的接触面积，从而使得TPT背板100外层的Tedlar薄膜能够迅速冷却并结晶定型。作为优选方案，上述冷却辊与热压单元30中的热压辊31的辊体直径相同，在一个具体实施例中，其直径均为500mm。
在一个实施例中，上述冷却辊的辊体涂层为硬铬，通过先电镀后精磨抛光处理，其表面粗糙度为0.01～0.02μm。
在一个实施例中，冷却辊通过通入冷却水保持3～6℃，材料宽幅度工作区内温度梯度±1～2℃，辊面温度16～20℃，非工作区30～38℃，确保高于通常的露点温度。
在一个实施例中，TPT背板100经冷却单元40冷却后，其张力范围控制在160～300N范围内，以防止TPT背板100出现褶皱、单边松紧及松弛变形等问题。
S15：收卷：对冷却后的TPT背板100进行收卷。
在一个实施例中，TPT背板100通过收卷机构50进行收卷，收卷机构50可以是收卷辊，并可以进一步包括传动源。
在一个实施例中，在收卷机构50与冷却单元40之间还设置有纠偏检测装置70，防止TPT背板100在传送过程中跑偏。
尽管本文描述了本发明的优选实施方式，但是这些实施方式仅作为示例提供。应理解本文所述的本发明实施方式的变体也可用于实施本发明。本领域普通技术人员应理解，可出现多种变体、变化和替换而不脱离本发明的范围。应理解本发明各个方面的保护范围由权利要求书决定，并且这些权利要求范围内的方法和结构以及其等价的方法和结构均在本权利要求书涵盖的范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏电池的TPT背板的热压方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)放卷：牵引所述TPT背板从卷中放出；
(2)预热处理：对所述TPT背板进行预热，预热后，所述TPT背板的温度为140～160℃；
(3)热压处理：对预热后的所述TPT背板进行热压，热压时，施加在所述TPT背板上的压力为7～15kg/cm2，所述TPT背板的温度为230～246℃；
(4)冷却处理：对热压后的所述TPT背板进行冷却，冷却后，所述TPT背板的温度为30～35℃；
(5)收卷：对冷却后的所述TPT背板进行收卷。
2.根据权利要求1所述的热压方法，其特征在于，步骤(3)中，所述TPT背板在热压时的张力范围为160～220N。
3.根据权利要求1所述的热压方法，其特征在于，步骤(3)中，所述TPT背板通过相配合的热压辊与压合胶辊进行压合，所述TPT背板与所述热压辊的辊面的包角为0～270°。
4.根据权利要求1所述的热压方法，其特征在于，步骤(2)中，所述TPT背板经过两次预热后温度达到140～160℃。
5.根据权利要求4所述的热压方法，其特征在于，步骤(2)中，经第一次预热后，所述TPT背板的温度为80～95℃，经第二次预热后，所述TPT背板的温度为140～160℃。
6.根据权利要求4所述的热压方法，其特征在于，步骤(2)中，所述TPT背板在第一次预热时的张力范围为160～280N，所述TPT背板在第二次预热时的张力范围为160～240N。
7.根据权利要求4所述的热压方法，其特征在于，步骤(2)中，所述TPT背板分别通过第一预热辊和第二预热辊进行预热，所述TPT背板与所述第一预热辊和第二预热辊的辊面的包角均为160°～180°。
8.根据权利要求1所述的热压方法，其特征在于，步骤(4)中，所述TPT背板通过冷却辊进行冷却，所述TPT背板与所述冷却辊的辊面的包角为320°。
9.一种光伏电池的TPT背板，其特征在于，所述TPT背板由权利要求1至8任意一项所述的热压方法制得。
10.一种热压设备，用于光伏电池的TPT背板的热压，其特征在于，所述热压设备包括沿热压过程依次设置的放卷机构、预热单元、热压单元、冷却单元、收卷机构，所述热压设备还包括位于所述放卷机构、预热单元、热压单元、冷却单元、收卷机构之间的多个导辊；其中，
所述预热单元包括以沿热压过程依次设置的第一预热单元和第二预热单元，所述第一预热单元和第二预热单元分别包括第一预热辊和第二预热辊，所述第一预热辊和所述第二预热辊的辊体涂层均为硬铬，所述第一预热辊的表面粗糙度为0.01～0.03μm，所述第二预热辊的表面粗糙度为0.02～0.03μm；
所述热压单元包括相配合的热压辊与压合胶辊，所述热压辊的辊体涂层为硬铬，所述热压辊的表面粗糙度为0.04～0.05μm；
所述冷却单元包括冷却辊，所述冷却辊的辊体涂层为硬铬，所述冷却辊的表面粗糙度为0.01～0.02μm。
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