Delaminação de Laminação de Encapsulante EPE: Bolhas em Forma de Linha ao Longo das Fitas das Células Solares

Introdução: O Que é o Filme Encapsulante EPE?

O filme encapsulante EPE, também conhecido como encapsulante POE coextrudado, é um material de encapsulamento fotovoltaico produzido pela coextrusão de resina POE e resina EVA. Na fabricação de módulos solares, é usado principalmente para combinar a conveniência de processamento do EVA com o desempenho de barreira à umidade e anti-PID do POE.

O filme EVA convencional é amplamente utilizado na produção de módulos PV porque oferece bom desempenho anti-PID, alta transmitância de luz, resistência ao amarelamento por UV e calor úmido, resistência a snail trails e forte adesão ao vidro e backsheet. No entanto, o EVA também tem limitações, como desempenho de barreira à umidade relativamente fraco, maior transmissão de vapor d'água e maior risco de PID sob certas condições de operação.

O filme POE, em comparação, tem melhor barreira ao vapor d'água, maior resistência às intempéries e capacidade anti-PID mais confiável. Mas o POE também tem seus próprios desafios de processamento: sua adesão ao vidro e backsheet é geralmente mais fraca que a do EVA, sua reação de reticulação é mais lenta e, durante a produção do módulo, o filme pode deslizar ou se deslocar mais facilmente, o que pode reduzir a eficiência da produção.

É por isso que o filme EPE foi desenvolvido. Através de um processo de coextrusão, o POE é envolvido por camadas de EVA, formando uma estrutura sanduíche EVA-POE-EVA. Este design mantém a alta barreira à umidade do POE, ajudando a proteger as células solares do vapor d'água, enquanto também mantém a boa compatibilidade de laminação e processabilidade mais fácil de EVA. Na produção normal, a EPE pode melhorar tanto a confiabilidade do módulo quanto o rendimento de fabricação quando o material e o processo de laminação são bem controlados.

Mecanismo Técnico: Por que a EPE Pode Delaminar Durante a Laminação

Embora a EPE combine as vantagens do EVA e do POE, os dois materiais não se comportam exatamente da mesma forma durante a laminação. Suas curvas de cura, características de reticulação, polaridade, capacidade de absorção de aditivos e comportamento de expansão térmica são diferentes. Essas diferenças podem levar à delaminação entre camadas e formação de bolhas, especialmente ao redor das áreas das fitas de interconexão, onde a pressão local e a variação de espessura são mais evidentes.

EVA e POE têm polaridades diferentes. O EVA é um material polar, portanto tem boa compatibilidade com muitos aditivos. O POE é menos polar, então sua capacidade de reter aditivos polares é diferente. Ao longo do tempo de armazenamento, os aditivos dentro da camada de POE podem migrar gradualmente para as camadas de EVA, que têm polaridade mais forte e melhor capacidade de absorção.

Essa migração de aditivos altera a estrutura interna e o desempenho do filme EPE. Como resultado, a força de ligação entre as camadas de POE e EVA pode diminuir. Em casos graves, a camada de POE pode ser comprimida, separada ou delaminada localmente durante a laminação do módulo. Esta é também uma razão pela qual a vida útil do filme EPE é geralmente mais curta do que a do filme encapsulante de EVA ou POE isoladamente.

Análise Técnica: Formação de Bolhas em Forma de Linha ao Longo das Fitas

As bolhas em forma de linha que se estendem das fitas de solda estão frequentemente relacionadas ao efeito combinado de migração de aditivos, velocidade de reticulação inconsistente e comportamento de expansão térmica diferente entre EVA e POE.

Durante a laminação, o EVA retícula mais rápido que o POE. Se a camada de POE não reticular a tempo, os gases de reação gerados durante a decomposição do peróxido podem não ser totalmente descarregados antes da aplicação de pressão. Esses gases podem ficar retidos dentro do módulo e formar bolhas.

Outra razão comum é o afinamento local do filme EPE nas posições das fitas e barramentos. A camada intermediária de POE do EPE pode ter não uniformidade de espessura na direção TD devido a fatores da matéria-prima. Além disso, durante a laminação, a espessura de sobreposição das fitas e barramentos aumenta a pressão local. Isso pode tornar o EPE mais fino nessa posição, criando um ponto fraco onde a falta de adesivo ou o acúmulo de gás são mais prováveis.

Em termos simples, a área da fita recebe maior pressão durante a laminação. Se as camadas de EVA já começaram a reticular enquanto a camada de POE próxima à fita ainda está em estado de fluxo, a estrutura EPE pode se separar localmente. O encapsulante restante na posição da fita pode se comportar mais como POE, com reticulação mais lenta e maior tendência ao fluxo. Sob pressão de laminação, isso pode criar bolhas coloridas ou transparentes em forma de linha que se espalham para fora da fita.

Sintomas chave do processo a observar

• As bolhas aparecem principalmente ao longo dos caminhos das fitas de solda, em vez de aleatoriamente por todo o módulo.

• O defeito pode parecer traços de ar lineares finos se estendendo para fora das áreas das fitas ou barramentos.

• O problema pode se tornar mais evidente quando o filme EPE foi armazenado por mais tempo.

• O defeito pode aumentar quando a temperatura de laminação, tempo de vácuo, tempo de pressão ou grau de cura não estão bem ajustados à formulação específica do EPE.

Sugestões Práticas de Controle para Defeitos de Laminação em EPE

Para bolhas causadas pelo comportamento inerente do material do encapsulante EPE, a solução deve combinar o gerenciamento do material e a otimização do processo de laminação. Não é suficiente ajustar apenas um parâmetro sem verificar a condição de armazenamento do filme, a curva de laminação e a distribuição de pressão na área dos ribbons.

1. Controlar o tempo de armazenamento do material EPE

Planeje cuidadosamente a aquisição do encapsulante EPE e o uso na produção. Sob a condição de que a produção não seja afetada, reduza ao máximo o tempo de estoque do filme EPE. Um tempo de armazenamento mais curto ajuda a reduzir a migração de aditivos da camada de POE para as camadas de EVA, mantendo o comportamento original de ligação entre camadas e de reticulação mais estável.

2. Aumentar adequadamente a temperatura de laminação da primeira câmara

Um aumento adequado na temperatura de laminação da primeira câmara pode acelerar a reticulação do POE no filme EPE. Isso ajuda a evitar a situação em que o EVA já atingiu um grau de reticulação relativamente alto enquanto o POE ainda está fundido. Uma melhor sincronização entre a cura do EVA e do POE pode reduzir o estresse entre as camadas e ajudar a prevenir bolhas lineares próximas às posições dos ribbons.

3. Combinar vácuo, pressão e tempo de cura

Se a pressão for aplicada muito cedo enquanto a camada de POE ainda está altamente fluida, o gás pode ficar preso ou ser empurrado ao longo das áreas dos ribbons. Uma receita de laminação bem projetada deve permitir tempo suficiente para extração de ar e amolecimento do material antes que a pressão total seja aplicada. A configuração exata deve ser verificada por testes de grau de reticulação, testes de resistência de pelagem e inspeção visual após a laminação.

4. Verificar a altura da pilha de ribbons e busbars

Como a pressão local é maior ao redor dos ribbons e busbars, uma espessura excessiva da pilha pode tornar o EPE mais fino nesses pontos. As equipes de produção devem verificar a planicidade da soldagem, o alinhamento dos ribbons, a sobreposição dos busbars e a consistência da montagem. Reduzir a diferença de altura local pode diminuir o risco de deformação local do encapsulante e formação de bolhas.

5. Verificar a qualidade do EPE recebido

Para o filme EPE, a inspeção de recebimento não deve verificar apenas aparência e espessura, mas também focar na uniformidade da espessura, prazo de validade, condição de armazenamento, comportamento do teor de gel e desempenho de adesão. Se possível, uma laminação de teste deve ser feita antes da produção em massa ao mudar de fornecedores, lotes ou estruturas de módulos.

Este blog é baseado em análise prática de anormalidades na produção de módulos fotovoltaicos e nas seguintes referências:

1. Experiência de campo de análise de defeitos anormais durante a produção de módulos fotovoltaicos

2. Dow Chemical, Zhang Wenxin, "POE Capacitando Módulos Fotovoltaicos de Alto Desempenho"

3. Southwest Securities, "Iteração Tipo N, Indústria de POE Abre Ciclo de Alto Crescimento"

4. Produção e Tecnologia Química, "Pesquisa sobre Reação de Reticulação de Filme Encapsulante de Poliolefina para Fotovoltaicos"

Visão da Ooitech

Como fornecedor de equipamentos, vemos assim: as bolhas na linha de fita relacionadas a EPE não são apenas um problema de material, mas também uma questão de janela de processo que depende do perfil de temperatura de laminação, eficiência de vácuo, temporização de pressão e planicidade da montagem. Para fabricantes de módulos que usam tecnologias de célula avançadas e formatos maiores, a tolerância para fluxo de encapsulante e altura local da pilha se torna muito menor, portanto, o controle de vida útil do material e a validação da receita de laminação devem ser tratados como parte do mesmo sistema de qualidade. Uma linha de produção de painéis solares estável precisa tanto de uma boa seleção de encapsulante quanto de uma verificação de processo disciplinada antes da produção em massa.