¿Cuáles son las aplicaciones y problemas comunes del adhesivo de silicona en los módulos fotovoltaicos?

Las células solares son los componentes centrales de los sistemas de generación de energía fotovoltaica. Debido a defectos físico-químicos como su delgadez, fragilidad y fácil oxidación, la exposición prolongada a condiciones naturales como alta humedad, temperatura elevada, bajas temperaturas, radiación ultravioleta intensa, ozono, microorganismos, viento y lluvia puede causar daños permanentes, dificultando su aplicación a gran escala. Por lo tanto, para realizar la aplicación industrial de la generación solar, especialmente para lograr una vida útil superior a 20 años, se requiere un encapsulado protector que forme un módulo fotovoltaico con rendimiento estable. Comparados con otros adhesivos, los adhesivos de silicona se utilizan ampliamente en el encapsulado y producción de componentes de baterías debido a su buena resistencia climática, tolerancia a temperaturas, capacidad de sellado, aislamiento eléctrico, resistencia a rayos UV, proceso de aplicación sencillo, excelente adhesión y altas propiedades físicas.

 

Existen muchos productos de sellador adhesivo de silicona con distintas propiedades. Para dispositivos electrónicos de la industria de módulos solares, deben enfatizarse los siguientes aspectos: 

1) Procesabilidad: viscosidad uniforme, buena tasa de extrusión, textura suave y tixotrópica, sin burbujas ni formación de costras; 2) Propiedades mecánicas: dureza media, cambios pequeños en elongación y resistencia a la tracción; 3) Fuerza adhesiva: La adhesión con la placa posterior, aleación de aluminio, cuerpo de la caja de conexiones y barras colectoras debe ser suficientemente alta; 4) Resistencia al amarilleamiento: El color superficial de la silicona presenta pocos cambios tras envejecimiento en alta temperatura y humedad; 5) Resistencia a humedad y calor: La resistencia, dureza y propiedades eléctricas de la silicona muestran poca pérdida tras envejecimiento húmedo-térmico; 6) Resistencia a luz UV: El rendimiento cambia poco tras envejecimiento prolongado en cámara de UV.

 

This article is structured as follows:

Requisitos de posición de aplicación y rendimiento

Método de aplicación del adhesivo de silicona

Problemas comunes del adhesivo de silicona en aplicaciones de módulos solares

1. Análisis de problemas de burbujas y abultamientos

• Causa de burbujas
• Causa de abultamientos

(1) Bulging occurs during assembly

(2) The change in the placement environment produces bulging

(3) La irregularidad de la superficie de aplicación produce abultamientos

(4) Abultamientos durante el proceso de rellenado de adhesivo

2. Amarilleamiento durante el almacenamiento de coloide
3. El coloide no ha sido curado completamente por más de 24 horas

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone adhesives

Requisitos de posición de aplicación y rendimiento

La aplicación de adhesivos de silicona en módulos fotovoltaicos puede dividirse aproximadamente en 3 categorías: agente de unión de silicona, sellador de silicona y encapsulado de silicona. La unión y sellado de celdas solares con el marco de aleación de aluminio después del laminado, la unión de la caja de conexiones y el material de respaldo, el encapsulado de la caja de conexiones y la unión estructural de la celda de película delgada con el riel metálico trasero son cuatro partes importantes de los adhesivos de silicona en celdas solares, ver Figura 1.

Figura 1 Puntos de adhesivo para celdas de silicona cristalina

 

(1) AEl ensamblaje del laminado y el marco de aluminio, además del requisito de que el adhesivo tenga buena adherencia al aluminio y al borde del laminado, la capa adhesiva también debe tener suficiente resistencia mecánica y poseer cierta capacidad de deformación y desplazamiento bajo carga externa para evitar la destrucción rígida del conjunto del panel solar. Además, los requisitos de sellado para el conjunto del panel solar son también muy estrictos, para garantizar que el adhesivo mismo después de curado esté uniformemente sin burbujas y también selle los cables para prevenir la penetración de líquidos y gases, desempeñando un buen papel de barrera.

 

(2) TLa fijación entre la caja de conexiones y el material de respaldo, el requisito principal es que el adhesivo tenga suficiente adherencia al material de respaldo y al material de la caja de conexiones. Debido a la necesidad de resistencia a la intemperie, no debe desprenderse con el uso prolongado y debe tener una alta resistencia al desgarro.

 

(3) JEl encapsulado de la caja de conexiones generalmente utiliza adhesivo de silicona de dos componentes, se requiere que durante el proceso de encapsulado el adhesivo tenga buena fluidez y desaireación, y la capa curada debe tener buen aislamiento eléctrico, conductividad térmica y resistencia a la intemperie.

 

(4) La unión entre la celda de película delgada y el riel metálico es una unión estructural (ver Figura 2). Se debe exigir que el adhesivo tenga buena adherencia y resistencia al envejecimiento. Si el ancho de contacto tanto del riel metálico como de la placa de la batería es superior a 3 cm, para garantizar el efecto de curado profundo, se recomienda usar de dos componentes; si es inferior a 3 cm, se puede usar de un componente. Por supuesto, también se puede usar un proceso compuesto, como Dow Corning que ofrece una solución que consiste en usar cinta adhesiva doble cara + adhesivo estructural. Se recomienda; si es inferior a 3 cm, se puede usar de un componente. Por supuesto, también se puede usar un proceso compuesto, como Dow Corning que ofrece una solución que consiste en usar cinta adhesiva doble cara + adhesivo estructural.

Figura 2 Puntos de adhesivo para película delgada cells

Método de aplicación del adhesivo de silicona

El adhesivo orgánico de silicona de un componente utilizado en la línea de ensamblaje se envasa en tubos redondos de 310 ml o tambores de 55 galones. Antes del ensamblaje del marco de aluminio, se debe inyectar adhesivo uniformemente en las ranuras de junta de los 4 materiales de aluminio de antemano. Generalmente se adopta inyección neumática, con una presión de aire de 0.6 ~ 0.8 MPa. Antes de la inyección, se debe manejar la boquilla afilada correspondiente, y fabricar una boquilla afilada con el diámetro apropiado según el ancho de la ranura de junta de aluminio, el consumo unitario de adhesivo y los hábitos operativos. Llevar a cabo la inyección uniforme bajo presión constante, y luego complementar adhesivo en el punto de ruptura de la aplicación. Ver Fig. 3 para el equipo común de bomba de silicona con tambor para un componente.

 

Después de ensamblar el marco, manejar el exceso de adhesivo en las cuatro esquinas, instalar el laminado de la celda solar, y luego realizar la inyección neumática y sellado alrededor del marco. Revisar después de reposar durante aproximadamente 2h, y reparar grietas evidentes en las juntas.

 

La unión entre la caja de conexiones y el material de respaldo en su mayoría adopta la inyección manual de adhesivo. Después de aplicar adhesivo en la superficie de contacto entre la caja de conexiones y el material de respaldo, se fija en la posición especificada. La caja de conexiones puede llenarse mediante equipos manuales y automáticos. La mejora del equipo automático de inyección de dos componentes (ver Figura 4) proporciona una garantía para la mejora de la eficiencia productiva.

Fig. 3 Bomba de silicona con tambor de un componente

Fig. 4 TMáquina automática de medición y llenado de adhesivo de dos componentes

Problemas comunes del silicona adhesivo en la aplicación de módulos solares

1. Análisis de problemas de burbujas y abultamientos

La estanqueidad de los selladores de silicona de un componente es uno de los indicadores clave para la garantía de calidad de los paneles solares. Existen muchos factores que afectan el rendimiento de sellado de los adhesivos, entre los cuales las burbujas y abultamientos son problemas comunes en el proceso de producción.

• Causa de burbujas

Procesos inadecuados generalmente causan burbujas durante la producción y llenado de silicona. Por ejemplo, los tubos y tapones traseros no están ajustados durante el uso, resultando en burbujas, ver Figura 5. Si se usa mezclado estático para la producción, la generación de burbujas se reducirá considerablemente.

• Causa de abultamientos

La abultamiento generalmente es el resultado de un proceso de dimensionamiento inadecuado.

(1) La abultamiento ocurre durante el ensamblaje

Después del laminado térmico, los paneles solares se ensamblan inmediatamente con el marco de aleación de aluminio pegado, y luego se realiza el sellado del marco. Como no se puede garantizar que la cantidad de pegamento aplicada al calafateo del marco sea mayor (y debe ser uniformemente mayor) que el espacio entre el laminado y el calafateo del marco, en la operación posterior del sellador del marco, aparecerá una pequeña cantidad de partes que no cumplen con el exceso de pegamento. El gas queda encerrado en el marco. Dado que la temperatura del laminado después del tratamiento térmico es mucho mayor que la temperatura ambiente, las burbujas encerradas se expanden generando burbujas. Las burbujas causadas por esta razón pueden regularse desde el proceso de ensamblaje, y la temperatura del laminado y el marco puede igualarse a la temperatura ambiente después del enfriamiento natural o artificial posterior al tratamiento térmico. Además, la cantidad de pegamento puede incrementarse para garantizar su aplicación. Bajo condiciones uniformes, la cantidad de pegamento aplicada es mayor que la cantidad de relleno requerida del espacio entre el laminado y el marco, evitando así el abultamiento.

(2) El cambio en el entorno de colocación produce abultamiento

Después de completar el ensamblaje y sellado inicial del panel solar, necesita dejarse varias horas para curar completamente. Durante este proceso, si se mueve desde un entorno de mayor temperatura a uno de menor temperatura en la etapa inicial de colocación (por ejemplo, se coloca en la salida de aire del aire acondicionado refrigerante después del ensamblaje en verano, etc.), el sellador también formará burbujas. Cuando esto ocurre, el entorno de colocación industrial debe ajustarse para que la temperatura de aplicación del pegamento sea básicamente la misma que la temperatura de colocación.

(3) La irregularidad de la superficie de encolado produce abultamiento

Debido a que existe una cierta proporción de partes irregulares en componentes como marcos de puertas de aluminio, la superficie de unión no puede alcanzar un nivel completo, y hay una cierta curvatura. Después de un encolado uniforme, las superficies de unión entran en contacto entre sí, y el gas en algunas partes no puede ser completamente expulsado después de aplicar presión promedio, resultando en abultamiento. El abultamiento causado por esta razón debe controlarse reduciendo o eliminando la proporción de productos irregulares; además, para los materiales de unión irregulares ya utilizados, debe realizarse el trabajo de reparación de pegamento en partes especiales, y debe corregirse continuamente durante el proceso de ensamblaje.

(4) El abultamiento ocurre durante el proceso de relleno de pegamento

Debido a la desviación inevitable en el proceso de encolado artificial y otras razones objetivas, los puntos de rotura de pegamento y falta de pegamento deben rellenarse en cada proceso de encolado; procesamiento de reparación. Durante este proceso, también se generarán burbujas debido al proceso de reparación de adhesivo inadecuado y al contacto interfacial incompleto entre las capas de adhesivo vieja y nueva.

 

El abultamiento causado por esta razón puede resolverse estandarizando el proceso de encolado y minimizando la ocurrencia de rotura y falta de pegamento; para la situación donde se debe rellenar pegamento, debe reemplazarse con una boquilla de inyección de pegamento de pequeño diámetro, para que el pegamento posterior pueda combinarse con el pegamento anterior formando un contacto interfacial perfecto. En resumen, hay varias razones para la ocurrencia de abultamiento y burbujas de aire. Analizando diversas razones y fortaleciendo el control de cada eslabón en el proceso productivo, la generación de burbujas de aire puede reducirse y eliminarse, mejorando así la eficiencia productiva.

2. Amarilleamiento durante el almacenamiento del coloide

Colloidal yellowing is mainly caused by the amino groups contained in the amino thickener molecules. Under normal circumstances, the amino group is easily oxidized to a diazo structure by ultraviolet light or high temperature in the air. The double bond in this structure absorbs a certain wavelength of visible light, giving it a yellow color. Silicone yellowing can be minimized through formulation design. Products with better performance on the market have better resistance to yellowing. Although silicone gel is easy to yellow, it does not affect the strength and aging resistance of the product.

3. El coloide no se ha curado completamente por más de 24 horas

Los selladores de silicona generalmente se curan absorbiendo humedad del aire. La velocidad de curado no solo está relacionada con la fórmula sino también con la temperatura y humedad ambientales. Cuanto mayor sean la temperatura y humedad, más favorable será el curado del coloide. En inviernos fríos, especialmente en entornos secos, el coloide cura lentamente. Para ello, además de cambiar el entorno y elegir un producto con mejores propiedades de curado, también pueden considerarse adhesivos de dos componentes.

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone adhesives

XJY Silicones, one of China’s leading Silicone MQ resin and VMQ thermally conductive silicones manufacturers, has 30+ years of R&D and manufacturing experience and 15+ related patents and technical assistance in the silicone industry. XJY Silicones is delivering tailored adhesive solutions according to your adhesives requirements y tecnología elastomérica.