Quais são as aplicações e problemas comuns da cola de silicone em módulos fotovoltaicos?

As células solares são os componentes centrais dos sistemas de geração de energia fotovoltaica. Devido a defeitos físico-químicos como finura, fragilidade e facilidade de oxidação, a exposição prolongada a condições naturais como alta umidade, alta temperatura, baixa temperatura, forte radiação ultravioleta, ozônio, micro-organismos, vento e chuva pode causar danos permanentes, dificultando a aplicação em grande escala. Portanto, para viabilizar a aplicação industrial da geração solar, especialmente com uma vida útil superior a 20 anos, é necessário realizar encapsulamento protetor, formando um módulo de célula solar com desempenho estável. Comparados a outros adesivos, os adesivos de silicone são amplamente usados no encapsulamento e produção de componentes de bateria devido à boa resistência climática, tolerância a temperaturas, vedação, isolamento de cabos elétricos, resistência à luz ultravioleta, processo de aplicação simples, excelente adesão e propriedades físicas elevadas.

 

Existem muitos produtos de selante adesivo de silicone com diferentes propriedades. Para os dispositivos eletrônicos da indústria de módulos solares, os seguintes aspectos devem ser enfatizados: 

1) Processabilidade: viscosidade uniforme, boa taxa de extrusão, escoamento suave e tixotrópico, sem bolhas e formação de crosta; 2) Propriedades mecânicas: dureza média, pequenas variações no alongamento e resistência à tração; 3) Força de adesão: A força de adesão com o painel traseiro, liga de alumínio, caixa de junção e barramento deve ser suficientemente alta; 4) Resistência ao amarelamento: A cor da superfície do silicone apresenta pouca alteração após envelhecimento por alta temperatura e umidade; 5) Resistência a umidade e calor: A resistência, dureza e propriedades elétricas do silicone têm pouca perda após envelhecimento por umidade e calor; 6) Resistência à luz UV: O desempenho muda pouco após envelhecimento prolongado na câmara de envelhecimento UV.

 

This Artigo está estruturado da seguinte forma:

Posição e requisitos de desempenho da aplicação

O método de aplicação do adesivo de silicone

Problemas comuns do adesivo de silicone em aplicação de módulos solares

1. Análise de problemas de bolhas e inchaços

• Causa das bolhas
• Causa do abaulamento

(1) Bulging occurs during assembly

(2) The change in the placement environment produces bulging

(3) A irregularidade da superfície de dimensionamento produz abaulamento

(4) O abaulamento ocorre durante o processo de reposição de cola

2. Amarelecimento durante o armazenamento de colóide
3. O colóide não foi completamente curado por mais de 24 horas

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Posição e requisitos de desempenho da aplicação

A aplicação de adesivos de silicone em módulos fotovoltaicos pode ser dividida em 3 categorias: agente de ligação de silicone, selante de silicone e encapsulamento de silicone. A ligação e vedação de células solares com moldura de liga de alumínio após laminação, a ligação da caixa de junção e material de suporte, o encapsulamento da caixa de junção e a ligação estrutural de célula de filme fino e trilho traseiro metálico são quatro partes importantes dos adesivos de silicone em células solares, ver Figura 1.

Figura 1 Pontos adesivos para células de silicone cristalino

 

(1) AMontagem do laminado e moldura de alumínio, além da exigência de que o adesivo tenha boa adesão ao alumínio e borda do laminado, a camada adesiva também deve ter resistência mecânica suficiente e capacidade de deformação e deslocamento sob carga externa para evitar a destruição rígida do conjunto do painel solar. Além disso, os requisitos de vedação do conjunto do painel solar também são muito rigorosos, para garantir que o próprio adesivo após curado por agente de cura seja uniforme sem bolhas e também vede cabos para prevenir a penetração de líquidos e gases, desempenhando um bom papel de barreira.

 

(2) TA caixa de junção e o material de suporte são fixados, o principal requisito do adesivo é ter adesão suficiente ao material de suporte e material da caixa de junção. Devido à necessidade de resistência meteorológica, o uso prolongado não pode resultar em descolamento e deve ter alta resistência ao rasgamento.

 

(3) JPara potagem de caixa de junção usando adesivo de silicone de mais de dois componentes, os requisitos no processo de potagem são que o adesivo tenha boa fluidez e eliminação de bolhas, e a camada curada deve possuir boa isolamento elétrico, condutividade térmica e resistência às intempéries.

 

(4) A ligação entre a célula de filme fino e o trilho metálico é uma colagem estrutural (ver Figura 2). O adesivo deve exigir boa adesão e resistência ao envelhecimento. Se a largura de contato tanto do guia metálico quanto da placa da bateria for superior a 3 cm, para garantir o efeito de cura profunda, recomenda-se o uso de dois componentes; se for inferior a 3 cm, pode-se usar um componente. É claro que o processo composto também pode ser utilizado, como a solução fornecida pela Dow Corning, que emprega fita dupla-face + adesivo estrutural.

Figura 2 Pontos de adesivo para filme fino cells

O método de aplicação do adesivo de silicone

O adesivo de silicone orgânico mono-componente utilizado na linha de montagem é embalado em bisnagas redondas de 310 ml ou barris de 55 galões. Antes da montagem do quadro de alumínio, a cola deve ser injetada uniformemente nos entalhes de encaixe dos 4 perfis de alumínio previamente. Geralmente adota-se aplicação pneumática, com pressão de ar entre 0,6 e 0,8 MPa. Antes da aplicação, prepare o bico afiado adequado, confeccionando um bico com diâmetro apropriado conforme a largura do entalhe, consumo unitário de cola e hábitos operacionais. Realize a aplicação uniforme sob pressão constante, e depois complete nos pontos de interrupção. Veja a Fig. 3 para o equipamento comum de bomba de silicone mono-componente em balde.

 

Após a montagem do quadro, trate o excesso de cola nos quatro cantos, instale o laminado da célula solar, e então realize a aplicação pneumática e vedação ao redor do quadro. Após repouso de cerca de 2 horas, inspecione e repare fissuras evidentes nos rejuntes.

 

A conexão entre a caixa de junção e o material de suporte é realizada principalmente por meio de injeção manual de adesivo. Após a aplicação do adesivo na superfície de contato entre a caixa de junção e o material de suporte, ela é fixada na posição especificada. A caixa de junção pode ser preenchida com equipamentos manuais e automáticos. A melhoria do equipamento de injeção automática de adesivo de dois componentes (ver Figura 4) garante o aumento da eficiência produtiva.

Fig. 3 Bomba de silicone de componente único em balde

Fig. 4 TMáquina de enchimento automático de adesivo com dosagem de dois componentes

Problemas comuns do silicone adesivo na aplicação de módulos solares

1. Análise de problemas de bolhas e inchaços

A estanqueidade dos selantes de silicone monocomponente é um dos principais indicadores para garantir a qualidade dos painéis solares. Há muitos fatores que afetam o desempenho de vedação dos adesivos, sendo as bolhas de ar e o inchaço problemas comuns no processo de produção.

• Causa das bolhas

Processos inadequados geralmente causam bolhas de ar durante a produção e o preenchimento de silicone. Por exemplo, se os tubos e as tampas traseiras não estiverem bem ajustados durante o uso, surgem bolhas de ar, conforme mostrado na Figura 5. Se a mistura estática for utilizada na produção, a geração de bolhas de ar será significativamente reduzida.

• Causa do abaulamento

O inchaço geralmente resulta de um processo de dimensionamento inadequado.

(1) Inchaço durante a montagem

Após a laminação térmica, os painéis solares são imediatamente montados com a moldura de liga de alumínio colada, seguida pela aplicação do selante da moldura. Como não é possível garantir que a quantidade de adesivo aplicada na vedação da moldura seja maior (e uniformemente maior) do que a folga entre o laminado e a vedação da moldura, durante a operação subsequente do selante da moldura, algumas partes que não atendem ao requisito de transbordamento de adesivo podem surgir. O gás fica retido na moldura. Como a temperatura do laminado após o tratamento térmico é muito maior que a temperatura ambiente, as bolhas de ar retidas se expandem, gerando bolhas. As bolhas de ar causadas por este motivo podem ser controladas ajustando o processo de montagem, permitindo que a temperatura do laminado e da moldura iguale a temperatura ambiente após o resfriamento natural ou artificial pós-tratamento térmico. Além disso, a quantidade de adesivo pode ser aumentada para garantir que, sob condições uniformes, a aplicação de adesivo seja maior do que a quantidade necessária para preencher a folga entre o laminado e a moldura, prevenindo assim o inchaço.

(2) A mudança no ambiente de posicionamento gera inchaço

Após a montagem inicial e a vedação do painel solar, ele precisa repousar por algumas horas para que a cura seja completa. Durante esse processo, se for movido de um ambiente de temperatura mais alta para um de temperatura mais baixa no início do posicionamento (por exemplo, se for colocado na saída de ar do sistema de refrigeração ou ar-condicionado após a montagem no verão, etc.), o selante também pode formar bolhas. Quando isso ocorre, o ambiente de posicionamento industrial precisa ser ajustado para que a temperatura de aplicação do adesivo seja basicamente igual à temperatura de posicionamento.

(3) Irregularidades na superfície de aplicação geram inchaço

Devido à proporção de peças irregulares em componentes como molduras de portas de alumínio, a superfície de ligação nem sempre atinge um nível completo, apresentando certa curvatura. Após a aplicação uniforme de adesivo, as superfícies de ligação entram em contato, e o gás em algumas partes não é completamente eliminado mesmo após a aplicação de pressão média, resultando em inchaço. O inchaço causado por essa razão deve ser controlado reduzindo ou eliminando a proporção de produtos irregulares; além disso, para os materiais de ligação irregulares já utilizados, o trabalho de reparo de adesivo deve ser realizado em partes específicas, e deve ser continuamente ajustado durante o processo de montagem.

(4) Inchaço durante o processo de complementação de adesivo

Devido a desvios inevitáveis no processo de aplicação manual de adesivo e outras razões objetivas, pontos de quebra ou falta de adesivo devem ser complementados em cada etapa do processo de aplicação; Processamento de reparo. Durante esse processo, bolhas de ar também podem surgir devido a procedimentos inadequados de reparo de adesivo e contato incompleto entre as camadas antiga e nova de adesivo na interface.

 

O inchaço causado por essa razão pode ser resolvido padronizando o processo de aplicação e minimizando ocorrências de falta ou interrupção de cola; para situações onde seja necessário complementar, substitua por um bico de menor diâmetro, permitindo que a cola adicional se una à já aplicada, formando contato interfacial perfeito. Em resumo, existem várias razões para formação de inchaços e bolhas. Analisando as causas e fortalecendo o controle de cada etapa do processo produtivo, pode-se reduzir e eliminar essas formações, melhorando assim a eficiência.

2. Amarelamento durante o armazenamento do colóide

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. O colóide não foi totalmente curado por mais de 24 horas

Os selantes de silicone geralmente curam absorvendo umidade do ar. A velocidade de cura não só está relacionada à formulação, mas também à temperatura e umidade ambiente. Quanto maiores a temperatura e umidade, mais favorável é a cura. Em invernos rigorosos, especialmente em ambientes secos, a cura é lenta. Para isso, além de alterar o ambiente ou escolher produto com melhor cura, pode-se considerar adesivos de dois componentes.

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