光伏组件辊压连续生产新技术

吴 量，彭 磊，苏振华，惠雪亮，毕 鹏

(中国重型机械研究院股份公司，陕西 西安 710032)

0 前言

随着经济的发展，能源问题越来越成为影响其发展的重要因素。目前我们使用的能源大多属于不可再生能源，如果有一天我们的不可再生能源耗尽，其后果无法想象。所以太阳能光伏发电变成了越来越重要的发电方式。光伏组件作为太阳能发电的关键部件，能够高质量、高效率的稳定生产，成为促进太阳能发电行业发展的重要因素。

传统的光伏组件生产是层压敷设后进行抽真空层压。层压敷设是将组件串并联连接后，将玻璃和切割好的EVA 、玻璃纤维和背板按照一定的层次敷设好。然后将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起，组成一个具有一定输出功率和输出电压的发电单元。真空层压技术在生产过程中，若抽真空时间过短或层压的压力不够，则不能将气泡完全赶出；层压的时间过长或温度过高，使有机过氧化物分解，产出氧气形成缺陷，严重制约组件的高质高效生产。

本文提出了一种生产光伏组件的新技术：组件经过阶梯加热，直接输送到辊压机用橡胶辊进行辊压，然后在送料辊道上进行快速冷却的连续生产技术。实际生产表明，该技术与传统的层压机生产光伏组件相比，大大提高了组件成形的质量，提升了生产效率，降低了生产成本。

1 工艺布置

光伏吸收件及胶片由上料机架辊输送至阶段式加热保温箱，因加热保温箱箱体内的温度由低到高依次递增，使胶片逐步升温达到完全融化呈透明，然后进入辊压机中通过大压辊进行辊压，使胶片与玻璃充分贴合，排除气泡，融化胶片填充空隙，再进入下料冷却机架，使辊压后的光伏组件快速冷却，完成光伏组件的辊压胶合。组件生产过程中，设备的输送速度、辊缝的尺寸及加热保温箱的温度，都可以通过电气控制来调整。光伏组件辊压生产的相关技术参数如表1所示。

表1 技术参数

光伏组件辊压连续生产的工艺流程如下：

(1)确认上压辊处于零位位置，输入最小辊缝数值，确认后上压辊自动上升至输入数值位置；

(2)输入加热保温箱三个加热区的设定温度值并确认，此时加热保温箱开始工作，同时循环风机开始工作；

(3)设定工作速度并确认；

(4)待温度达到设定温度后，确认组件已经在上料机架摆放好位置；

(5)按下运转按钮，此时气缸压下，压辊与辊道按照设定的工作速度正常运转，设备进行连续生产；

(6)根据生产需要停机时，按下停止按钮，关停加热保温箱加热；

(7)按下复位按钮，上压辊回归零位位置。

2 设备组成

如图1所示，光伏组件辊压生产设备主要有上料辊道、加热保温箱、辊压机、下料冷却辊道及配套的机械传动、气动装置及电气控制装置组成。

上料机架是用来将两片玻璃、光伏吸收件和胶片预敷设好后上料布置所用。如图2所示，上料机架由框架、轴承座、辊子及护板等组成。框架由型钢焊接件装配而成；轴承座与框架之间设有调整垫片确保多个辊子调整水平；辊子采用实心轴头和无缝钢管焊接加工而成，辊面套上橡胶套以防止玻璃表面划伤。

机架与上料机架的机械结构基本相同，区别是在上料机架的结构基础上增加了两台大风量的冷却风机，安装在辊道的下方，使辊压胶合后的光伏组件通过下料辊道时能够迅速冷却，有利于光伏组件快速定形及搬运，提高连续生产的效率。

图1 设备总装配图

四个加热保温箱是独立的加热区域，为阶段式温升，确保胶片受热均匀且能够完全融化。如图3所示，加热保温箱由保温板、机械式仪表温度计、装饰罩、加热辊子装配、机架等组成。三个加热区的机构基本相同，辊子为分段支承，防止胶片加热后流出堆积到辊面；上下辐射板由反光不锈钢板与型钢组成，通过高度调节机构来实现高度调整；三个加热区全部为主、辅加热，主加热全部为辐射式红外加热管，是最利于胶片吸收热能的中波红外加热管，辅助加热为不锈钢空气干烧加热管。

图2 上料辊道

图3 保温箱

辊压机是完成光伏组件辊压胶合这个主动作的关键设备。如图4所示，辊压机由气缸、气缸支座、同步齿轮、同步齿条、上压辊、机架、下压辊、托辊、链条、辊道驱动电机等组成。辊压机有四根耐热包胶小辊安装在机架上作为送料辊，为光伏组件辊压时提供支撑；上下主压辊为耐热包胶大辊，硬度达到设计要求，下压辊为固定压辊，上压辊为浮动压辊，上压辊压力由气缸保证，浮动高度由压辊调整装置调节，高度调整的电机上安装有编码器，使位置调整精度达到0.01 mm，实现通过电气控制来快捷精准的调节辊缝；左右两侧气缸为辊压时提供压力保证，使组件能够沿压辊轴线方向均匀受力；齿轮齿条同步机构和导向装置配合使用，在上压辊上下移动时保障上压辊左右两侧的浮动轴承座保持同步，避免剪刀形和前后错位。

图4 辊压机

辊道及压辊传动为同步传动，无级变频调速，全部辊道为集中传动方式。辊道之间由链轮链条连接，线速度与压辊线速度保持一致，由一台齿轮减速变频电机提供动力。压辊传动在压辊轴端分别与两台平行轴齿轮减速电机直联，上下压辊减速电机完全相同，保证了光伏组件辊压时的速度一致。

气动装置气缸压力可调，气缸工作气压在0～0.6 MPa范围内；调节阀采用精密调节阀，能达到精准调压。

电气控制为PLC自动控制。根据产品规格的厚薄调节好压辊的间隙和压力辊压速度后，全线速度自动匹配。温度设定后PLC根据设定温度PID自动调节，实现连续生产，人机对话友好，操作非常简便。

3 实例

这种新技术已成功试制了样机，如图5所示。该样机在用户现场运行稳定性好，故障率低。玻璃组件在本机进行生产时，经过阶梯温升加热炉加热后，通过预先调整的恒压力进行辊压，使其内部胶片完全融化排出气体并填充空隙，再进入快速冷却下料机架，并在厚度尺寸及水平平面上达到光伏组件的要求，达到了产品设计要求，破损率较低。

图5 光伏组件辊压样机

4 结束语

光伏组件辊压技术经过样机实际生产检验后，能出色完成加热和辊压工艺。该技术的连续生产特性，提高了加热箱的能源利用率；方便快捷的辊缝调整机构，使其能快速的适应产品规格要求；精密的高度调节装置，保证了组件成品的精度和质量。代替传统生产光伏组件的层压机，助力国家的光伏产业发展。

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