用PVB封装光伏建筑一体化BIPV组件的工艺研究.docx

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1、光伏建筑一体化(BlPV)是光伏与建筑的集成，也是建筑节能的 一种重要应用形式之一。目前，欧洲、北美等地区的发达国家的BIPV 技术已进入相对成熟期，得到了广泛应用。据欧洲光伏工业协会数据 显示，光伏建筑应用量占欧洲整个光伏应用量的80%,在美国这一比 例也达到67%。但我国尚处于起步阶段，不过发展的势头非常迅猛。 现阶段由于BlPV组件的价格较高，很难在建筑市场大范围应用。本 研究设计一种用聚乙烯醇缩丁醛(PoIyvinyIButyQl, PVB)封装生产 BlPV组件的生产方法及相关装置，解决了 BIPV组件生产过程中出现 的空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等一系列问题。最重要的是，通 过

2、装置的利用，省去高压釜工序，简化了生产环节，大幅提高了 BIPV 组件生产效率及产品合格率，降低了成本，使得BIPV组件在建筑上 的大范围应用成为可能。01技术背景建筑整体艺术效果和整体协调性等审美需求，导致各个建筑需要 的BIPV组件的规格尺寸各不相同，厚度更加千差万别。出于安全方 面的考虑，国家建筑幕墙规范中规定，单片玻璃需5mm,这就导致 BlPV组件的生产难度极大。不同型号的产品，需要反复调试参数，反 复更改工艺方可成型，加之BIPV组件由双层玻璃组成，组件层压完 成后，不可以进行二次返修，导致每批产品都有大量试验品产生，主 要是空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等一系列问题。现阶段想要

3、解 决上述一系列质量问题，必须在组件出层压机后，进入高压釜，通过二次气压，才能将气泡赶出，将PVB进行二次融化。同时可通过填充 PVB将空胶及边缘脱胶问题解决。但是这样大幅增加了 BlPV组件的 生产时间，降低了组件的生产效率，提高了生产成本。02 BIPV组件及生产工艺研究BlPV组件是由上下两层钢化玻璃将晶体硅太阳电池进行封装，并 通过内部热熔性胶膜（PVBPOEEVA等）将玻璃与晶体硅电池粘接在 一起。其内部热熔性胶膜PVB由于内部分子结构原因，性质不稳定， 必须设置除湿间进行单独放置，严格控制温湿度。温度控制为25 30之间，相对湿度60%RH （ReIativeHumidity,相对

4、湿度）以下。BIPV 组件单片玻璃厚度超过5mm,为了增加组件的粘接力，必须采用总 厚度1.52mm的PVB,以降低由于玻璃自身硬力造成的BlPV组件开 胶问题。BIPV组件封装层压温度145C,总时间30min0版型越 大，厚度越大，层压的温度越高，时间越长。根据组件版面的不同， 组件的层压参数定型为以下2种，如表1所示。Al组件的层压参数（以版面IoOOmmXI 20Omm为法）殴境版面nf8SC抽空时闽minBS minIS llninSS lmin 1000 mm 1200 mm6mm*6mm14720S14n 1 (XX) mm 1200 mm8mm8mm155205142.1 BI

5、PV组件的封装工艺BIPV组件包括依次叠放层压的下层钢化玻璃、下层热熔性胶膜、 电池片连接组件、上层热熔性胶膜和上层钢化玻璃。下层热熔性胶膜 和上层热熔性胶膜之间设置有与电池片连接组件相间的中间防汽泡 粘接结构，沿下层钢化玻璃、下层热熔性胶膜、电池片连接组件、上 层热熔性胶膜和上层钢化玻璃的四周设置有外侧防汽泡粘接结构。(1)在洁净的下层钢化玻璃上铺设下层热熔性胶膜。上层钢化玻璃和下层钢化玻璃的厚度分别5mm,下层热熔性胶膜和上层热熔 性胶膜的厚度之和 1.52mm。(2)焊接电池片。采用焊带将多个电池片焊接成电池串。(3)敷设，即将电池串敷设在下层热熔性胶膜上，采用汇流带 将各电池串按照正负

6、正负的方式进行焊接，形成电池片连接组件。将 多个PVB小块依次敷设到相邻两电池片之间，并使得PVB小块分别 与电池片及焊带保持一定的间距。PVB小块与电池片之间的距离 2mm。将第一 PVB粘接条敷设到相邻两电池串之间，并使得第一 PVB 粘接条与电池片具有一定的间距。将两第二PVB粘接条分别敷设到最 左端电池串的左侧以及最右端电池串的右侧，并使得第二PVB粘接条 与电池片具有一定的间距。PVB小块、第一 PVB粘接条和第二PVB 粘接条构成中间防汽泡粘接结构。在敷设有中间防汽泡粘接结构的电 池片连接组件上方敷设上层热熔性胶膜，再在上层热熔性胶膜上敷设 上层钢化玻璃。在敷设好的组件沿上层钢化玻

7、璃和下层钢化玻璃边缘 外侧套设第一 PVB粘接框体。在第一 PVB粘接框体外侧套设第二PVB 粘接框体，第一 PVB粘接框体和第二PVB粘接框体构成用于增加玻 璃四周的粘接力，以避免由于玻璃的自然拱形以及电池片厚度引起的 高度差而造成组件出现边缘开胶、气泡问题的外侧防汽泡粘接结构。(4)层压。将敷设好的组件放入层压机，进行层压作业，总层 压温度145C,总时间30min,组件版型越大，厚度越大，层压的温度越高，时间越长。层压后产品出层压机的温度与室外温度的差值为 095K（5）将层压后的组件安装在层压机的出料台上方的加热封装装 置中进行固化封装。（6）将完成封装后的BIPV组件单独放置在除湿间

8、，并对除湿间 内温度和湿度进行控制。2.2加热封装装置设计在BlPV在生产过程中，为了提高生产效率，减少气泡、开胶问 题的出现，设置了一种加热封装装置。加热封装装置设置在层压机的 出料台上方，加热封装装置的后方设置有用于将完成封装后的BIPV 组件进行单独放置并保证完成封装后BIPV组件的稳定性的除湿间。加热封装装置包括内部为空腔结构的加热腔体、设置在加热腔体 内壁顶端呈线性排列有多列的红外线加热器、设置在加热腔体内部用 于探测BIPV组件各个点的层压温度以及检测加热腔体内的温度并将 温度信号转换成热电动势信号的多个热电偶。红外线加热器的受控端 连接设置有用于对红外线加热器进行PID远程控制，

9、并将红外线加热 器的加热温度动态稳定控制在一定温度的PID远程控制器。热电偶的 信号输出端连接于PID远程控制器的输入端。加热腔体内设置有用于减少加热腔体内部热量损失，以使红外线 加热器产生的热量集中在红外线加热器正面的隔热材料。隔热材料为 具有高反射或高散射的特殊隔热材料。PlD远程控制器经过分析BIPV 组件的尺寸、厚度及层压出料时的温度，来开启加热腔体内红外线加 热器的数量，以得到BlPV组件需要的加热温度。加热封装装置安装到层压机的出料台上方，当BIPV组件层压完 成后,组件进入到加热封装装置的内部。PID远程控制器经过分析BIPV 组件的尺寸、厚度及层压出料时的温度，来开启加热腔体内

10、红外线加 热器的数量，以得到BIPV组件需要的加热温度。对红外线加热器进 行模块化控制，达到均匀控温。当加热腔体的腔体内温度95。C时， BlPV组件就可成型出加热腔体，进而大幅地减少了 BlPV组件的生产 时间，降低了生产成本。03结语本研究设计的生产工艺及加热装置节省了高压釜工序，简化了生 产环节，当BIPV组件层压完毕后，迅速进入加热封装装置，完成用 PVB的封装，无须进行二次气压。封装完成后的组件能够达到建筑幕 墙的要求，大幅地节约了生产时间。使得生产后的BlPV组件不会出 现空胶、气泡、边缘脱胶、PVB未化等问题，提高了 BIPV组件的生 产效率及产品合格率，降低了成本。使得BlPV组件在建筑上面的大 范围应用成为可能，填补了行业空白。