新型曲面光伏組件層壓機的設計探討

石磊 張亮 李樹珍 曹盼盼 姜祥維

摘 要：針對現(xiàn)有層壓機層壓過程中加熱效率較低的問題，提出一種新型曲面光伏組件層壓機及曲面光伏組件的加工方法，層壓機采用上下同時加壓、同時加熱的結構，與僅通過熱空氣升溫的方式相比，能夠提高層壓過程中的加熱效率及持續(xù)保持層壓溫度的穩(wěn)定。

關鍵詞：曲面;光伏組件;層壓機;設計

層壓機是一種把多層物質(zhì)壓合在一起的機械設備，例如，在生產(chǎn)光伏組件時，由層壓機將EVA、太陽能電池片、鋼化玻璃、背膜（TPT、PET等材料）在高溫真空的條件下壓成具有一定剛性的整體。針對現(xiàn)有光伏組件層壓機層壓過程中加熱效率較低的問題，提出一種新型曲面光伏組件層壓機及曲面光伏組件的加工方法。

1 層壓機的現(xiàn)狀

現(xiàn)有的層壓機，如公開號為CN101249739A的中國專利，公開了一種夾層板材成型機，包括上、中、下三個真空室，待加工板材放置在中真空室中，層壓時上真空室下移與下真空室構成密封的真空層壓腔，三個真空室同時抽真空，電熱板對上、下真空室加熱升溫到一定溫度，上、下真空室同時充氣，中真空室保持真空，由上真空室和下真空室的彈性隔板對待加工板材施壓，得到真空熱壓復合板材成品。這種層壓機可以加工帶有雙曲面的光伏組件和柔性光伏組件，但其加熱方式并不適應帶有雙曲面的光伏組件和柔性光伏組件，存在加熱效率低的問題。

2 新型曲面光伏組件層壓機的結構設計

新型曲面光伏組件層壓機的結構如圖1所示，包括上下兩個相對設置的加熱箱、供氣加熱加壓裝置和抽真空裝置，圖2是供氣加熱加壓裝置的結構示意圖。

每個加熱箱包括腔室頂板、彈性的腔室隔板、將腔室隔板的邊緣密封的設置在腔室頂板上的壓條、固定腔室頂板與壓條的連接件，腔室隔板與腔室頂板之間形成加熱腔;兩個加熱箱的壓條彼此相對，且當上下兩個加熱箱閉合時兩相對設置的腔室隔板和壓條形成密封的層壓腔，抽真空裝置分別與兩個加熱腔和層壓腔連通;供氣加熱加壓裝置與加熱腔連通，可向加熱腔中充入被加熱、加壓的氣體。

供氣加熱加壓裝置包括氣體升溫管、加熱氣體升溫管內(nèi)空氣的加熱器、壓縮氣源以及穩(wěn)壓罐，氣體升溫管連通大氣與穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐連通加熱腔，壓縮氣源與穩(wěn)壓罐連通，氣體升溫管中被加熱的空氣和壓縮氣源均經(jīng)由穩(wěn)壓罐進入加熱腔。

抽真空裝置與加熱腔之間設置有控制閥，該控制閥控制抽真空裝置與加熱腔的通斷。供氣加熱加壓裝置與加熱腔之間也設置有控制閥，控制供氣加熱加壓裝置與加熱腔的通斷。層壓腔和抽真空裝置之間設置有控制閥，控制抽真空裝置與層壓腔的連否。

在進行組件的層壓時，抽真空裝置先將兩個加熱腔抽真空，將待加工組件放置在兩個加熱箱之間，將靠上設置的加熱箱與靠下設置的加熱箱相閉合，如圖1所示，此時待加工組件被密封在層壓腔中，抽真空裝置再將層壓腔抽真空，關閉抽真空裝置，關閉加熱腔、層壓腔與抽真空裝置之間的控制閥。

腔室頂板中的加熱裝置加熱腔室隔板，加熱腔和供氣加熱加壓裝置之間的控制閥打開，空氣被供氣加熱加壓裝置加熱并送入加熱腔直至加熱腔內(nèi)的氣壓達到兩個大氣壓;在此過程中，兩個腔室隔板在氣體的作用下從上下兩側(cè)同時擠壓待加工組件，實現(xiàn)待加工組件的層壓加工，同時，熱空氣與腔室隔板直接接觸持續(xù)加熱腔室隔板。

這種上下兩側(cè)對電池組件同時加壓的結構，利用供氣加熱加壓裝置使產(chǎn)生壓力的空氣同時對腔室隔板進行直接加熱，由于由熱的氣體直接加熱腔室隔板，進入加熱腔內(nèi)的氣體的溫度可以預先設定和調(diào)整，因此，可以很快地提高加熱隔板的溫度并對工件進行持續(xù)加熱，保證了充氣加壓的過程不帶走腔室隔板上的熱量的同時，極大地提高了對腔室隔板加熱的效率，同時也保證加熱待加工組件的溫度的穩(wěn)定性。此外，采用熱空氣加熱的方式有助于保證腔室隔板的各處的溫度保持一致，在進行批量生產(chǎn)時，可以很好的保證各待加工組件的溫度一致性。

3 曲面光伏組件層壓加工方法

（1）首先加熱腔抽真空，使腔室隔板與腔室頂板相貼;將待加工組件放置在層壓腔內(nèi)并閉合層壓腔。

（2）加熱器加熱腔室頂板，并加熱與腔室頂板接觸的腔室隔板。

（3）再對層壓腔抽真空。

（4）再向加熱腔中充入加熱的氣體加熱腔室膈板，腔室隔板擠壓并加熱待加工組件完成層壓，與此同時熱空氣直接加熱腔室隔板，同時腔室頂板對腔室隔板進行持續(xù)的輻射加熱。

（5）待到層壓機和組件冷卻后取出組件。與僅通過熱空氣升溫的方式相比，在向加熱腔充入熱空氣之前，利用腔室頂板對腔室隔板進行預加熱。有助于提高腔室隔板的升溫效率。而且在腔室頂板在熱空氣充入后還可以通過熱輻射的方式繼續(xù)對腔室隔板進行持續(xù)的加熱，進一步提高即熱效率。被加熱的腔室頂板還可以為加熱腔形成熱屏蔽，同時持續(xù)為熱空氣補熱，有助于提高加熱的效率、持續(xù)保持層壓溫度的穩(wěn)定。

4 結論

針對現(xiàn)有層壓機層壓過程中加熱效率較低的問題，提出一種適用于曲面組件和柔性組件加工的新型曲面光伏組件層壓機及曲面光伏組件的加工方法。通過設置供氣加熱加壓裝置及腔室頂板，提高了設備的加熱效率及保證了加熱溫度的穩(wěn)定。

參考文獻：

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作者簡介：石磊（1981-），男，漢族，陜西咸陽人，博士研究生，講師，研究方向：光伏組件裝備技術。