基于膠膜在光伏組件層壓機內邊緣有效安全距離研究

秦楠 劉長飛 王文杰 尹偉勇 李軍迎 程洋 申少鵬

（晶澳(邢臺)太陽能有限公司，河北西邢臺 054001）

0.引言

全球“碳中和”加速到來，在這個大背景下，光伏迎來了前所未有的戰略機遇期。權威機構判預測，到2050年，太陽能和風能將占到全球總電力的70%，全球光伏裝機量將超過14000吉瓦，成為全球主導能源。未來幾十年，光伏產業都會保持這種快速增長態勢，從光伏企業發展看，許多企業在持續提升制造能力，降本增效來提升企業競爭力，實現最大產能釋放也是各個企業降本提效的手段。在有限的層壓機數量條件下，產出更多更大尺寸的組件，可直接帶來更好的效益。但盲目地加大組件，不考慮機臺邊緣對組件性能的影響，也為組件在電站的長期使用安全可靠性埋下了隱患。

層壓機加熱臺面結構如圖1所示，其內部結構如圖2所示，從圖2中可知加熱油管路并未完全均勻分布到整個臺面上。

圖1 層壓機加熱底板模型

圖2 層壓機加熱底板內部結構模型

本文針對電加熱層壓機，設計評估組件在層壓機內有效的安全距離，合理有效的使用層壓機確保組件品質。

1.實驗部分

1.1 實驗材料及儀器設備

實驗材料：膠膜EVA和POE，二甲苯：分析純，濟南八達化工有限公司。

儀器設備：沖片機CP25（河北利誠試驗儀器有限公司）、萬能電子拉力機TH-8203A（蘇制）、電熱恒溫鼓風干燥箱（上海徐吉電氣有限公司）、電加熱套16370（上海羌強）、雙腔層壓機BSL2436OAC-H（博碩）。

1.2 樣品制備

在穩定量產工藝參數條件下，根據層壓如圖3所示，圖3中1、層壓機底板真空孔，2、層壓機法蘭，3、層壓機加熱底板邊緣，4a、第一待層壓樣品，4b、第二待層壓樣品，4c、第三待層壓樣品，5、層壓機下布邊緣，其中4a、4b、4c為制樣樣品，制樣交聯度樣品時裁切好膠膜后，距離法蘭內沿不同的距離放置好樣品進行層壓；制樣剝離強度同樣相同方式放置位置后進行層壓制成樣品。

圖3 交聯度及剝離強度樣品制樣位置[1]

制樣樣品后按如圖4中所示，將樣品按照距離法蘭內沿不同的距離進行裁切成寬度為1cm的樣品小條，裁切好后進行相應的交聯度及剝離強度的測試。

圖4 交聯度及剝離強度樣品制樣位置圖[1]

1.3 性能表征

1.3.1 剝離強度的測定

剝離強度表征的是膠膜與玻璃之間的粘結性能，膠膜與玻璃間的剝離強度按照GB/T2790-1995“膠粘劑180°剝離強度試驗方法”進行[2]。

計算公式為：

公式中：σ180°為180°的剝離強度，kN/m；F為剝離力，N；B為試樣寬度，mm[2]。

1.3.2 交聯度的測試

將經過層壓機層壓后的膠膜樣品，按規定要求裁剪，稱取標準重量，稱量網帶重量后將稱好的樣品放置到網袋內，做好編號，將其放入140°的二甲苯中煮沸萃取5h，沒有交聯的膠膜會溶解到二甲苯中，已交聯的不會溶解于二甲苯中，通過未溶的試樣量和原始試樣總量的比值確定交聯度[3]。

計算公式為：

公式中，W1為膠膜樣品重量；W2為萃取后試樣重量[3]。

2.結果與討論

2.1 邊緣距離與交聯度的相應關系

將樣品放置到距離不同法蘭內沿制的樣品，將樣品按距離法蘭內沿不同的距離進行分類測量對應的測試結果如下：

從圖5中可知EVA膠膜樣品層壓后距離法蘭內沿的距離在＞4cm的條件下，測試交聯度才能保證符合標準要求，故在＜4cm內測試的樣品數值波動大，不能保證經層壓后的膠膜性能。

圖5 邊緣距離與EVA膠膜交聯度的對應關系

從圖6中可知POE膠膜樣品層壓后距離法蘭內沿的距離在＞5cm的條件下，測試交聯度才能保證符合標準要求，故在＜5cm內測試的樣品數值波動大，不能保證經層壓后的膠膜性能。

圖6 邊緣距離與POE膠膜交聯度的對應關系

2.2 邊緣距離與剝離強度的相應關系

將樣品放置到距離不同法蘭內沿制的樣品，將樣品按距離法蘭內沿不同的距離進行分類測量對應的測試結果如下：

從圖7中可知EVA膠膜樣品層壓后距離法蘭內沿的距離在＞2cm的條件下，測試EVA膠膜的剝離強度能保證符合標準要求，但距離在＜2cm內測試的EVA膠膜樣品的剝離強度數值低于標準要求，不能保證經層壓后的EVA膠膜性能。

圖7 邊緣距離與EVA剝離強度的對應關系

從圖8中可知POE膠膜樣品層壓后距離法蘭內沿的距離在＞3cm的條件下，測試其剝離強度能保證符合標準要求，當在距離＜3cm內時，測試的POE膠膜樣品數值低于標準下限，不能保證經層壓后的POE膠膜性能。

圖8 邊緣距離與POE剝離強度的對應關系

3.結論

本文著重研究組件在量產參數條件下，為保證組件性能確定了組件在進入層壓機內后，其距離法蘭內沿最小的距離。通過對比實驗發現，為保證EVA和POE膠膜交聯度合格，需保證組件邊緣距離法蘭內沿＞5CM。同時若要保證EVA和POE膠膜交聯度合格，組件邊緣距離法蘭內沿需＞3CM。故若想保證組件在現有層壓機內經層壓后的POE和EVA膠膜性能，必須確保組件邊緣距離法蘭內沿＞5CM。

基于此實驗方法可應用于不同層壓機的有效層壓面積，對于優化改善層壓機加熱底板的油路結構提供了方向，可油路設計盡可能地靠近邊緣或在邊緣增加輔助加熱裝置，擴大層壓機的有效層壓面積。