Каковы область применения и типичные проблемы силиконового клея в фотоэлектрических модулях?

Солнечные элементы являются основными компонентами систем солнечной фотоэлектрической генерации. Из-за физических и химических изъянов, таких как хрупкость, тонкость и склонность к окислению, длительное воздействие естественных условий – высокой влажности, высокой температуры, низкой температуры, сильного ультрафиолетового излучения, озона, микроорганизмов, дождя и ветра – может легко привести к необратимым повреждениям, что затрудняет массовое применение. Поэтому для реализации промышленного использования солнечной энергетики, особенно для достижения срока службы более 20 лет, требуется выполнить защитную упаковку, чтобы создать солнечный модуль со стабильными характеристиками. По сравнению с другими адгезивами, силиконовые адгезивы широко применяются в упаковке и производстве компонентов батарей благодаря своей хорошей атмосферостойкости, термостойкости, герметизирующим свойствам, изоляции электрических кабелей, устойчивости к ультрафиолетовому излучению, простоте процесса нанесения, превосходной адгезии и высоким физическим свойствам.

 

Существует множество продуктов силиконовых герметиков-адгезивов с различными свойствами. Для электронных устройств в индустрии солнечных модулей следует уделить особое внимание следующим аспектам: 

1) Технологичность: однородная вязкость, хорошая скорость экструзии, гладкость и тиксотропия, отсутствие пузырей и плёнкообразования; 2) Механические свойства: средняя твёрдость, небольшие изменения удлинения и прочности на растяжение; 3) Адгезионная прочность: адгезионная прочность с основанием, алюминиевым сплавом, корпусом распределительной коробки и шиной должна быть достаточно высокой; 4) Устойчивость к пожелтению: цвет поверхности силикона мало меняется после старения при высокой температуре и влажности; 5) Влаго- и термостойкость: прочность, твёрдость и электрические характеристики силикона мало теряются после влаготеплового старения; 6) Устойчивость к УФ излучению: характеристики мало меняются после длительного старения в УФ-камере.

 

Эта статья структурирована следующим образом:

Требования к позиционированию и производительности при применении

Метод нанесения силиконового адгезива

Распространённые проблемы силиконового адгезива при применении в солнечных модулях

1. Анализ проблем с пузырями и вздутиями

• Причина образования пузырей
• Причина вздутий

(1) Bulging occurs during assembly

(2) The change in the placement environment produces bulging

(3) Неровность поверхности нанесения вызывает вздутие

(4) Вздутие возникает в процессе пополнения клея

2. Пожелтение при хранении компаунда
3. Компаунд не полностью затвердел в течение более 24 часов

XJY Silicones – First choice raw material supplier of silicone adhesives

Требования к позиционированию и производительности при применении

Применение силиконовых клеев в фотоэлектрических модулях можно условно разделить на 3 категории: силиконовые связующие, силиконовые герметики и силиконовые заливочные компаунды. Склеивание и герметизация солнечных элементов с алюминиевой рамой после ламинирования, крепление соединительной коробки к подложке, заливка соединительной коробки, а также структурное склеивание тонкопленочного элемента с металлической задней шиной – четыре важнейшие области применения силиконовых клеев в солнечных элементах, см. Рисунок 1.

Рисунок 1 Точки нанесения клея для кристаллических кремниевых элементов

 

(1) AПри сборке ламината с алюминиевой рамой, помимо требования хорошей адгезии клея к алюминию и краю ламината, клеевой слой также должен обладать достаточной механической прочностью и определённой способностью к деформации и смещению под внешней нагрузкой, чтобы предотвратить жёсткое разрушение сборки солнечной панели. Кроме того, требования к герметичности сборки солнечной панели также очень строги: для обеспечения равномерного отверждения самого клея без пузырей, а также герметизации кабелей для предотвращения проникновения жидкостей и газов, играя роль эффективного барьера.

 

(2) TКоробка соединений и подложка зафиксированы, основное требование к адгезии к материалу подложки и материалу коробки соединений — достаточная адгезия. Из-за потребности в атмосферостойкости, при длительном использовании не должно происходить отслоения, и клеевой состав должен обладать высокой прочностью на разрыв.

 

(3) JДля заливки коробки соединений часто используется двухкомпонентный силиконовый клей, требования в процессе заливки включают хорошую текучесть клея и удаление пузырьков, отвержденный клеевой слой должен обладать хорошей электроизоляцией, теплопроводностью и атмосферостойкостью.

 

(4) Соединение между пленочным элементом и металлической направляющей является конструкционным (см. Рисунок 2). Клей должен обладать хорошей адгезией и устойчивостью к старению. Если ширина контакта как металлической направляющей, так и аккумуляторной пластины превышает 3 см, для обеспечения эффекта глубокого отверждения, рекомендуется двухкомпонентный клей. рекомендуется; если она менее 3 см, можно использовать один компонент. Конечно, также можно использовать композитный процесс, например, Dow Corning предлагает решение - использовать двухстороннюю клейкую ленту + структурный клей.

Рисунок 2 Клеевые точки для тонкой плёнки cells

Метод нанесения силиконового адгезива

Однокомпонентный органический силиконовый клей, используемый на сборочной линии, поставляется в круглых тубах объемом 310 мл или 55-галлонных бочках. Перед сборкой алюминиевого каркаса необходимо заранее равномерно нанести клей в пазы для герметизации 4 алюминиевых профилей. Обычно используется пневматическое нанесение клея при давлении воздуха 0,6–0,8 МПа. Перед нанесением необходимо подобрать соответствующий острый наконечник, изготовив его с подходящим диаметром в соответствии с шириной паза, расходом клея и особенностями технологического процесса. Осуществить равномерное нанесение клея при постоянном давлении с последующим добавлением клея в местах разрыва. См. рис. 3 для ознакомления с типовым оборудованием для нанесения однокомпонентного силиконового клея из бочек.

 

После сборки каркаса обработайте излишки клея на четырёх углах, установите ламинат с солнечными элементами, затем проведите пневматическую инъекцию клея и герметизацию по периметру каркаса. Проверьте после отстаивания в течение примерно 2 часов и устраните явные дефекты, заделав трещины.

 

Склейка между распределительной коробкой и подложкой в основном осуществляется с помощью ручного нанесения клея. После нанесения клея на контактную поверхность между распределительной коробкой и подложкой она фиксируется в заданном положении. Заполнение распределительной коробки может выполняться ручным и автоматическим оборудованием. Усовершенствование двухкомпонентного оборудования для автоматического нанесения клея (см. Рисунок 4) обеспечивает повышение производственной эффективности.

Рис. 3 Насос для однокомпонентного силиконового герметика в барабане

Рис. 4 TДвухкомпонентная автоматическая дозировочно-заправочная машина для клея

Типичные проблемы силиконовых применения клея в солнечных модулях

1. Анализ проблем с пузырями и вздутиями

Герметичность однокомпонентных силиконовых герметиков является одним из ключевых показателей для обеспечения качества солнечных панелей. На герметизирующие свойства клеящих материалов влияет множество факторов, среди которых пузыри и вздутия являются распространёнными проблемами в производственном процессе.

• Причина образования пузырей

Неправильные технологические процессы обычно вызывают образование пузырей во время производства и заполнения силиконового герметика. Например, неплотное прилегание трубок и торцевых заглушек в процессе использования приводит к образованию пузырей, см. Рисунок 5. Если для производства используется статическое смешивание, образование пузырей будет существенно снижено.

• Причина вздутий

Вздутие обычно является результатом неправильного процесса нанесения клея.

(1) Вздутие, возникающее во время сборки

После термического ламинирования солнечные панели немедленно собираются с приклеенной алюминиевой рамой, после чего выполняется герметизация рамы. Поскольку невозможно гарантировать, что количество клея, нанесённого на шов рамы, будет больше (и равномерно больше) зазора между ламинатом и швом рамы, в последующей операции герметизации рамы появится небольшое количество участков, не соответствующих требованиям по избытку клея. Газ оказывается запертым внутри рамы. Поскольку температура ламината после термообработки значительно выше температуры окружающей среды, заключённые пузырьки расширяются, образуя воздушные полости. Пузыри, вызванные этой причиной, можно регулировать с помощью сборочного процесса, допуская, чтобы температура ламината и рамы сравнялась с температурой окружающей среды после естественного или искусственного охлаждения после термообработки. Кроме того, количество наносимого клея можно увеличить, чтобы обеспечить его нанесение. При равномерных условиях количество нанесённого клея должно превышать требуемый объём заполнения зазора между ламинатом и рамой, тем самым предотвращая вздутие.

(2) Изменение условий хранения вызывает вздутие

После завершения первоначальной сборки и герметизации солнечной панели её необходимо оставить на несколько часов для полного отверждения. В этом процессе, если панель перемещается из среды с более высокой температурой в среду с более низкой температурой на начальном этапе хранения (например, помещается у выхода охлаждающего кондиционера после сборки летом и т.д.), герметик также может вспучиться. Когда это происходит, необходимо скорректировать производственные условия хранения, чтобы температура нанесения клея была примерно такой же, как температура хранения.

(3) Неровность поверхности нанесения клея вызывает вздутие

Поскольку в таких компонентах, как алюминиевые дверные рамы, существует определённая доля неправильных деталей, склеиваемая поверхность не может быть полностью ровной и имеет определённую кривизну. После равномерного нанесения клея склеиваемые поверхности контактируют друг с другом, и газ на некоторых участках не может быть полностью удалён после приложения среднего давления, что приводит к образованию вздутий. Вздутия, вызванные этой причиной, следует контролировать путём уменьшения или устранения доли некондиционных изделий; кроме того, для уже использованных неправильных склеиваемых материалов следует проводить подклеивание на специальных участках и постоянно корректировать процесс сборки.

(4) Вздутие, возникающее в процессе подклейки

Из-за неизбежных отклонений в процессе ручного нанесения клея и других объективных причин, точки разрыва клеевого шва и недостатка клея необходимо дополнять в каждом Процесс нанесения и ремонтной обработки. В ходе данного процесса пузырьки воздуха также могут возникать из-за некорректной технологии ремонтного нанесения клея и неполного контакта на границе между старым и новым слоями клея.

 

Вздутия, вызванные данной причиной, можно устранить путем стандартизации процесса нанесения клея и сведения к минимуму случаев разрыва и недостаточности клея; при необходимости добавления клея следует использовать наконечник малого диаметра, чтобы новый клей образовал идеальный контакт с ранее нанесенным слоем. В заключение отметим, что возникновение вздутий и пузырьков воздуха обусловлено различными причинами. Анализируя эти причины и усиливая контроль каждого этапа производственного процесса, можно сократить и устранить образование пузырьков, тем самым повысив производственную эффективность.

2. Пожелтение при хранении компаунда

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. Компаунд полностью не отвердел более 24 часов

Силиконовые герметики обычно отверждаются за счет поглощения влаги из воздуха. Скорость отверждения зависит не только от состава, но и от температуры и влажности окружающей среды: чем выше эти параметры, тем благоприятнее условия для отверждения полимера. В холодное время года, особенно в сухих условиях, отверждение происходит медленнее. В связи с этим, помимо изменения условий среды и выбора продукта с лучшими отверждающими свойствами, можно также рассмотреть применение двухкомпонентных клеев.

XJY Silicones – предпочтительный поставщик сырья для силиконовых адгезивов

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 и эластомерных технологий.