Processo de Produção de Painéis Solares: Laminação
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Processo de Produção de Painéis Solares: Laminação
Hoje vamos analisar um dos processos-chave na fabricação de módulos solares: laminação.
Em uma linha de produção de módulos fotovoltaicos, a laminação não é apenas uma etapa de aquecimento. É um dos processos mais importantes que determina o desempenho final, confiabilidade, aparência e vida útil do painel solar acabado. Através de temperatura, vácuo e pressão controlados, as células solares, vidro, encapsulante EVA ou POE, backsheet e outros materiais são unidos em um módulo integrado sólido.
Um bom processo de laminação ajuda a melhorar a produção de energia a longo prazo e protege o módulo contra umidade, estresse mecânico, ciclagem térmica e condições climáticas externas. Se a laminação não for bem controlada, podem aparecer problemas como bolhas, baixa adesão, trincas nas células, defeitos nas bordas ou baixa reticulação do encapsulante.
Princípio de Funcionamento de um Laminador de Módulos Solares
Um laminador típico de painéis solares é composto principalmente pelas seguintes partes:
| Parte Principal | Função |
|---|---|
| Placa Inferior / Placa de Aquecimento | Uma superfície de aquecimento plana. Geralmente é aquecida por óleo de alta temperatura ou hastes de aquecimento elétrico para atingir a temperatura de processo necessária. |
| Cobertura Superior | Equipada com uma membrana de silicone, anel de vedação e componentes relacionados. Ela desce para fechar a câmara e aplica pressão através da membrana. |
| Câmara Superior | O espaço entre a cobertura superior e a membrana de silicone. |
| Câmara Inferior | O espaço entre a placa de aquecimento e a cobertura superior após o fechamento. |
| Bomba de Vácuo | Usado para evacuar a câmara superior ou inferior e remover o ar do empilhamento do módulo. |
| Bomba de Ar / Sistema de Inflação | Usado para inflar a câmara superior ou inferior e aplicar pressão durante a laminação. |
Após entender essas partes principais, podemos ver como a laminadora funciona passo a passo.
Passo 1: Fechamento da Tampa
Após o módulo entrar na laminadora, a tampa superior se move para baixo sob a força dos cilindros hidráulicos. Quando atinge a posição correta, o anel de vedação na tampa superior entra em contato firme com a placa inferior, criando um espaço selado. Este espaço selado é a câmara inferior.
O desenho pode parecer simples, mas ajuda a explicar a estrutura básica claramente.
Passo 2: Vácuo na Câmara Inferior
A bomba de vácuo começa a evacuar a câmara. Em muitos ambientes de produção, o processo de vácuo dura cerca de 6 minutos, embora o tempo exato dependa do tipo de módulo, material encapsulante, design da laminadora e receita do processo.
Durante o vácuo, a placa inferior já está aquecida. Assim que o módulo entra na laminadora, ele é continuamente aquecido até se aproximar da temperatura definida da placa de aquecimento. Nesta fase de aquecimento, o filme encapsulante começa a derreter, mudando do estado sólido para o estado fluido.
O ambiente de vácuo permite que o ar e gases voláteis dentro do encapsulante derretido e do empilhamento do módulo escapem. Isso é muito importante. Se o gás preso não for removido antes do encapsulante começar a curar, bolhas podem permanecer dentro do módulo após a laminação.
Passo 3: Inflação da Câmara Superior e Pressão de Laminação
Após o vácuo, a câmara superior é inflada. A membrana de silicone é um material flexível, então ela se expande e deforma sob a pressão do ar. Em seguida, pressiona firmemente contra a superfície do módulo e aplica pressão uniforme.
Essa pressão ajuda a forçar as bolhas restantes para fora do módulo. Ao mesmo tempo, a combinação de calor e pressão faz com que o encapsulante fluido comece a curar e reticular. O encapsulante gradualmente muda de um estado líquido para uma camada de ligação sólida estável.
Este esquema mostra que após a inflação, a membrana de silicone se ajusta firmemente ao módulo. Também ajuda a evitar que o encapsulante derretido seja excessivamente espremido sob pressão.
Passo 4: Manutenção da Pressão e Cura
Quando a câmara superior atinge a pressão necessária, a laminadora mantém essa pressão por um determinado período. Durante esse período de espera, o encapsulante continua a reticular até atingir o grau de reticulação necessário.
Após a conclusão do processo, a câmara inferior é inflada para liberar o estado de vácuo. Ao mesmo tempo, a câmara superior é evacuada para liberar a pressão. Em seguida, a tampa superior se separa da placa inferior e o módulo se move para a câmara de resfriamento antes da descarga.
Este esquema de um site dá uma ideia geral do fluxo do processo.
Notas Importantes do Processo
É Necessário Pano Antiaderente
O módulo não entra em contato direto com a membrana de silicone ou a placa de aquecimento. Uma camada de pano antiaderente é colocada entre eles. Sua função principal é evitar que EVA derretido ou outro encapsulante grude na placa de aquecimento ou na membrana de silicone.
Laminadoras Modernas Geralmente Usam Três Câmaras de Trabalho
A maioria das laminadoras modernas de módulos fotovoltaicos é projetada com três câmaras de trabalho, e cada câmara tem um propósito de processo diferente.
| Estágio | Objetivo Principal | Característica Típica do Processo |
|---|---|---|
| Primeiro Estágio | Derreter encapsulante e remover bolhas de ar | Temperatura mais baixa, vácuo e pressão menor. Geralmente em torno de 120°C, dependendo do material e da receita. |
| Segundo Estágio | Reticulação do encapsulante e ligação final | Temperatura mais alta e pressão mais alta. Geralmente em torno de 140°C, dependendo do material e da receita. |
| Terceiro Estágio | Resfriamento e estabilização da forma | Vácuo, pressão muito pequena e temperatura baixa da placa em torno de 20°C para resfriar o módulo. |
A razão para usar três estágios é principalmente melhorar a eficiência da produção e a estabilidade do processo.
No primeiro estágio, o objetivo principal é derreter o encapsulante e remover bolhas de ar. A temperatura não deve ser muito alta e a pressão não deve ser muito grande. Se o encapsulante começar a reticular muito cedo, as bolhas internas podem não escapar adequadamente e as bolhas permanecerão dentro do módulo acabado.
Na segunda etapa, o principal objetivo é a reticulação. A temperatura é mais alta e a pressão é maior, o que ajuda a acelerar a reação de cura do encapsulante e melhorar o desempenho de adesão.
Na terceira etapa, o resfriamento é a principal tarefa. Apenas uma pequena pressão é necessária para reduzir deformações ou empenamentos durante o resfriamento.
Anormalidades Comuns no Processo de Laminação
| Defeito | Causas Possíveis |
|---|---|
| Bolhas na superfície da célula solar | Temperatura da primeira etapa muito alta, reticulação do encapsulante antes das bolhas escaparem, condição de vácuo anormal, velocidade de vácuo insuficiente ou tempo de vácuo muito curto. |
| Bolhas tipo floco de neve nas bordas ou quatro cantos | A altura do quadro de laminação pode ser inadequada, ou o tamanho do quadro pode não corresponder adequadamente ao módulo. |
| Resistência de adesão ou grau de reticulação não qualificados | Temperatura muito baixa, pressão muito pequena, tempo de espera muito curto ou problema de qualidade do encapsulante. |
| Trincas nas células após laminação | Pressão de laminação muito alta, objetos estranhos no tecido de alta temperatura ou superfície do tecido irregular. |
| Bolhas ao redor da área das fitas | Problema de qualidade do fluxo, fluxo não completamente seco ou problemas de resíduos relacionados à soldagem. |
Para uma qualidade estável do módulo, as receitas de laminação não devem ser copiadas cegamente de um produto para outro. Diferentes espessuras de vidro, tecnologia de células, tipo de encapsulante, tamanho do módulo, estrutura do backsheet e velocidade de produção podem exigir ajustes na receita.
Visão da Ooitech
Como fornecedor de equipamentos, vemos assim: a laminação é frequentemente onde pequenos desvios de processo se tornam problemas de qualidade visíveis, portanto, as fábricas devem tratar a receita da laminadora como um parâmetro de produção controlado, não apenas uma configuração de máquina. Para módulos de alta eficiência, como MBB, TOPCon, IBC ou produtos shingled, pressão uniforme, desempenho de vácuo estável e zonas de aquecimento corretas são especialmente importantes porque a estrutura da célula e o design da interconexão podem ser mais sensíveis ao estresse. A Ooitech acredita que uma boa linha de módulos não se trata apenas de comprar equipamentos, mas também de combinar treinamento de processo, comportamento do material e manutenção diária em um sistema de produção estável.
