回轉式光伏組件封裝系統的設計初探

曹盼盼 石磊 張亮 李樹珍

摘 ?要：成本和效率是光伏組件生產中需要關注的重點問題，而大面積多腔體的層壓機設計方式在提升生產效率的同時也導致了設備占地空間大、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，從優化產線布局出發提出了一種以移動層壓固化方式代替現有定點式層壓機的組件封裝系統，在工作臺傳輸移動過程中實現組件的上料和封裝過程，縮短了組件加工時間，可以有效提高組件的生產效率，減少設備占地面積。

關鍵詞：組件封裝;層壓機;回轉式層壓;環形傳輸線

中圖分類號：TM615 ? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：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

隨著光伏組件行業競爭的不斷加劇和利潤率的下降，對光伏組件封裝設備的生產效率和設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備的發展方向。目前所用的光伏組件封裝設備多采用增加層壓腔的方式來提高組件封裝效率，且由于層壓固化時間較長，組件前后生產工序節拍差異較大，使得需要配備多臺層壓機來匹配前工序生產效率，導致光伏組件層壓機數量多，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，從產線布局優化角度出發設計了一種回轉式太陽電池組件封裝系統，將組件上料工序及層壓工序所用的設備設置在環形傳輸軌道上，在設備傳輸過程中實現組件的封裝過程，縮短了組件加工時間，提高了組件生產效率，減小了設備占地面積。

2 總體方案設計

如圖1所示，回轉式太陽電池組件封裝系統包括組件上料工序、組件層壓固化工序和空層壓機回流工序，組件經過上料工序將組件生產所需的原料依次進行組合，而后進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形傳送裝置傳送到層壓工序內，再通過傳送裝置將電池組件傳送出層壓工序;最后空層壓機沿環形傳輸線回流至初始上料工位，完成光伏組件的循環上料、層壓功能。組件層壓固化工序可根據生產節拍設置多個同時工作的層壓固化腔體，每個層壓腔在沿環形傳輸線循環過程中完成層壓固化功能，大大提高了組件的生產效率，整個系統層壓固化設備結構和控制系統相對簡單，具備易于維修和操作的特點。

回轉式光伏組件封裝系統基于ETHERCAT通訊技術采用分布式控制方式進行模塊化控制，由PLC控制模塊控制各工位完成上料、定位擺放、層壓、下料、傳輸等功能。系統各組成單元結構簡單，可靠性高，易于維修，自動化程度高，其具體參數如表1所示。

3 回轉式光伏組件封裝系統組成

3.1 上料工序

上料工序由工位A至工位E組成，可移動工作臺沿環形傳輸線依次經過各上料工位完成組件的上料步驟。上料時，由上料機械手依次將玻璃、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組件生產工藝不同進行定制化設置。其中，每個上料工位由上料工位、上料機械手以及料盒構成，為提高設備利用率和減小設備占地面積，整個組件封裝系統通過環形傳輸裝置連接，相鄰兩個封裝系統的上料工位共用一組上料機械手和料盒，即工位A至工位E分別由一個上料抓取機構完成相鄰兩個環形封裝系統的上料和擺放功能。

為防止組件碎裂，本文采用吸盤式機械手實現組件上料工序的抓取，由可編程控制程序控制上料機械手的旋轉、抓取、移送以及定點擺放功能。每個上料工位都設置有工業攝像機，基于機器視覺技術通過視覺成像的方式進行組件擺放以及歸正判斷，以達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，可移動工作臺由上料工序流出繼續沿環形傳輸線進入到層壓固化工序。層壓固化工序由工位F至工位I組成，組件在工作臺的傳輸移動過程中完成組件的層壓固化過程，大大提高了組件的生產效率。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工作，在真空室絕對壓強達到100Pa，工作溫度達到140℃左右時，EVA膠層受熱實現快速融化與固化，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被卸下進入后續封裝單元，空工作臺沿環形傳輸線回流至上料工位，重新進入組件上料、層壓工作循環。

4 結束語

本文設計了一種回轉式光伏組件封裝系統，基于組件生產工藝對光伏組件生產流程進行了分析和重新組合，提出了以移動層壓方式代替現有定點層壓的理念，改變了現有組件生產線布局結構，可以有效提高組件的生產效率、減少設備占地面積。本文提出了一種新的光伏組件封裝系統設計方式，系統結構簡單，穩定可靠，易于維修，對光伏組件封裝生產線布局與設計有重要借鑒意義。

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