Laminadora de Painéis Solares — Processo de Laminação Explicado
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Resposta rápida: A laminação é a etapa que transforma uma pilha solta de vidro, encapsulante, células interconectadas e backsheet em uma unidade rígida e selada. A laminadora faz vácuo para remover o ar preso e, em seguida, aplica pressão enquanto as platens aquecem a pilha até o EVA reticular. A janela de processo é estreita: a reticulação ocorre em torno de 140 °C a 150 °C, enquanto a pilha passa por uma região próxima de 120 °C, onde o encapsulante ainda está fluido e propenso à formação de bolhas, e o resfriamento deve ser controlado em etapas de cerca de 20 °C para evitar estresse térmico nas células. A uniformidade de temperatura em toda a platen é a especificação que decide a qualidade, porque um canto frio deixa encapsulante não curado e um ponto quente o degrada. Ambas as falhas parecem idênticas na inspeção final e se comportam de maneira muito diferente após cinco anos ao ar livre.
Fabricação de Módulos Fotovoltaicos · por Jerry, Ooitech
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 decide o desempenho final, a confiabilidade, a aparência e a vida útil do painel solar acabado. Por meio de temperatura controlada, vácuo e pressão, as células solares, o vidro, o EVA ou POE encapsulante, 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, ciclos térmicos e condições climáticas externas. Se a laminação não for bem controlada, podem surgir problemas como bolhas, má adesão, trincas nas células, defeitos nas bordas ou baixa reticulação do encapsulante.
Princípio de Funcionamento de um Módulo Solar Laminador
Um laminador de painéis solares típico é composto principalmente pelas seguintes partes:
| Parte Principal | Função |
|---|---|
| Placa Inferior / Placa de Aquecimento | Uma superfície de aquecimento plana. Normalmente é aquecida por óleo de alta temperatura ou hastes de aquecimento elétricas para atingir a temperatura de processo necessária. |
| Tampa Superior | Equipada com uma membrana de silicone, anel de vedação e componentes relacionados. Ela se move para baixo para fechar a câmara e aplica pressão através da membrana. |
| Câmara Superior | O espaço entre a tampa superior e a membrana de silicone. |
| Câmara Inferior | O espaço entre a placa de aquecimento e a tampa superior após o fechamento. |
| Bomba de Vácuo | Usado para evacuar a câmara superior ou inferior e remover o ar da pilha do módulo. |
| Bomba de Ar / Sistema de Inflação | Usado para inflar a câmara superior ou inferior e aplicar pressão durante a laminação. |
Depois de entender essas partes principais, podemos ver como o laminador funciona passo a passo.
Etapa 1: Fechamento da Tampa
Depois que o módulo entra no laminador, 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. Esse espaço selado é a câmara inferior.
O desenho pode parecer simples, mas ajuda a explicar a estrutura básica com clareza.
Etapa 2: Evacuação da Câmara Inferior
Com que rapidez essa câmara pode ser evacuada, e qual combinação de bombas realiza o trabalho, é abordado em bombas de vácuo para laminador e a janela de desgaseificação do EVA.
A bomba de vácuo começa a evacuar a câmara. Em muitos ambientes de produção, o processo de evacuação dura cerca de 6 minutos, embora o tempo exato dependa do tipo de módulo, do material encapsulante, do design do laminador e da receita de processo.
Durante a evacuação, a placa inferior já está aquecida. Assim que o módulo entra no laminador, ele é continuamente aquecido até se aproximar da temperatura definida da placa de aquecimento. Nesta etapa de aquecimento, o filme encapsulante começa a derreter, passando do estado sólido para o estado fluido.
O ambiente de vácuo permite que o ar e os gases voláteis dentro do encapsulante derretido e da pilha do módulo escapem. Isso é muito importante. Se o gás preso não for removido antes que o encapsulante comece a curar, podem permanecer bolhas dentro do módulo após a laminação.
Etapa 3: Inflação da Câmara Superior e Pressão de Laminação
Após a evacuação, a câmara superior é inflada. A membrana de silicone é um material flexível, então ela se expande e se deforma sob a pressão do ar. Em seguida, ela 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 em fluxo comece a curar e reticular. O encapsulante muda gradualmente do estado semelhante a líquido para uma camada de ligação sólida e 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 espremido excessivamente sob pressão.
Etapa 4: Manutenção da Pressão e Cura
Quando a câmara superior atinge a pressão necessária, o laminador mantém essa pressão por um determinado período de tempo. Durante esse período de manutenção, o encapsulante continua a reticular até que o grau de reticulação necessário seja alcançado.
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 do descarregamento.
Este esquema de um site dá uma ideia geral do fluxo do processo.
Notas Importantes sobre o Processo
Tecido Antiaderente é Necessário
O módulo não entra em contato direto com a membrana de silicone ou a placa de aquecimento. Uma camada de tecido antiaderente é colocada entre eles. Sua função principal é evitar que o EVA derretido ou outro encapsulante grude na placa de aquecimento ou na membrana de silicone.
Laminadores Modernos Geralmente Usam Três Câmaras de Trabalho
A maioria dos laminadores modernos de módulos fotovoltaicos é projetada com três câmaras de trabalho, e cada câmara tem uma finalidade de processo diferente.
| Estágio | Objetivo Principal | Característica Típica do Processo |
|---|---|---|
| Primeiro Estágio | Derreter o encapsulante e remover bolhas de ar | Temperatura mais baixa, vácuo e pressão menor. Normalmente 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. Normalmente 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.
Na primeira fase, o principal objetivo é derreter o encapsulante e remover as bolhas de ar. A temperatura não deve ser demasiado elevada e a pressão não deve ser demasiado grande. Se o encapsulante começar a reticular demasiado cedo, as bolhas internas podem não escapar corretamente e as bolhas permanecerão dentro do módulo acabado.
Na segunda fase, o principal objetivo é a reticulação. A temperatura é mais elevada e a pressão é maior, o que ajuda a acelerar a reação de cura do encapsulante e a melhorar o desempenho de ligação.
Na terceira fase, o arrefecimento é a tarefa principal. Apenas é necessária uma pequena pressão para reduzir a deformação ou o encurvamento durante o arrefecimento.
Anomalias Comuns no Processo de Laminação
| Defeito | Causas Possíveis |
|---|---|
| Bolhas na superfície da célula solar | Temperatura da primeira fase demasiado elevada, reticulação do encapsulante antes de as bolhas escaparem, condição de vácuo anormal, velocidade de vácuo insuficiente ou tempo de vácuo demasiado curto. |
| Bolhas semelhantes a flocos de neve nas bordas ou nos quatro cantos | A altura do quadro de laminação pode ser inadequada, ou o tamanho do quadro pode não corresponder corretamente ao módulo. |
| Resistência ao descolamento ou grau de reticulação não qualificado | Temperatura demasiado baixa, pressão demasiado pequena, tempo de manutenção demasiado curto ou problema de qualidade do encapsulante. |
| Fissuras nas células após a laminação | Pressão de laminação demasiado elevada, objetos estranhos no tecido de alta temperatura ou superfície do tecido irregular. |
| Bolhas em torno da área da fita | Problema de qualidade do fluxo, fluxo não completamente seco ou problemas de resíduos relacionados com a soldadura. |
Para uma qualidade de módulo estável, 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 todos exigir ajuste da 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 do laminador como um parâmetro de produção controlado, não apenas como um ajuste da 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 de 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 alinhar treinamento de processo, comportamento dos materiais e manutenção diária em um sistema de produção estável.
