光伏组件的加工工艺及不良分析

1 光伏组件的加工工艺及不良分析光伏组件加工工艺是太阳能光伏产业链的重要组成部分，通过将一片一片薄薄的太阳能电池片封装，使其可在恶劣的户外环境下可靠运行。当前主流光伏组件的加工工艺采用的封装形式是 EVA 胶膜封装， 它由电池片检测、 电池片单焊、 电池片串焊、组件层叠、组件层压、安装边框和安装接线盒、成品测试和包装入库等多道工序构成。各道工序环环相扣，因此，各道工序工艺水平高低都直接影响产品的质量和档次。一、光伏组件加工工艺第 1 道工序为电池片检测。作为光伏组件加工环节的主要原材料 —— 电池片的性能直接决定光伏组件质量好坏，因此，除对它的外观、色差和电阻率检测外，还要测试电池在特定光照、温度条件下的输出电流、输出电压和稳定耐用性等参数，它的测试主要通过专业仪器和设备完成。第 2 道工序为电池片单片焊接。 焊接时， 左手捏压焊带一端约 1／ 3 处， 将焊带平放在电池片的主栅线上，焊带的另一端接触到电池片上的栅线上；右手拿烙铁，从左至右用力均匀地沿焊带轻轻压焊．焊接时，烙铁头的起始点应在单片左边处，焊接中烙铁头的平面应始终紧贴焊带．焊接应牢固、无毛刺、无虚焊及锡渣，表面光滑美观。第 3 道工序为电池片的串焊，操作工艺为：将规定数量已焊好的电池片，背面向上排在模板上，用一只手轻压住 2 块电池片，使其贴在加热模板上 ,相互紧靠，依照规定间距（ 2 士 0.5 mm）将后一电池片引出的焊锡条用烙铁压焊在前一电池片的背电极上。在焊接时要求焊锡条焊接平整，外观平直，无凸起焊锡疙瘩，无虚焊现象，第 4 道工序为层叠．将钢化玻璃抬到叠层工作台上，钢化玻璃的绒面朝上，在钢化玻璃上平铺一层 EVA． EVA 在钢化玻璃四边的余量≥ 5mm；注意要将 EVA 的光面朝向钢化玻璃绒面， 在 EVA 上放好符合组件板型的定位模板， 电池串分别与头、尾端模板对应， 根据模板上所标识的正负极符号， 将电池串正确摆放在 EVA 上， 电池串的减反射膜面朝下。电池串放置到位后，按照图样要求及定位模板，用钢板尺对电池片的距离进行测量，并调整电池串的位置．按照组件拼接图及电压要求，正确焊接汇流带，将条形码贴于规定位置上。铺好 EVA，其绒面朝向电池串，再铺好TPT．进行 EL 测试，确认无隐裂、虚焊、脱焊、黑片等不良。第 5 道工序为层压． 按照层压机设备操作规程启动层压机， 根据 EVA 特性调整层压温度和抽空时间，在操作记录单上记录温度、压力等技术参数；在层压机内加热板上放 l 层高温不粘布，将拼接好的组件钢化玻璃朝下送人层压机加热板中间，再放上一层高温不粘布， 按下合盖按钮， 层压机进入自动控制系统。 当层压结束后，层压机自动开盖，及时取出加工完成的组件．要求组件内芯片无异物、碎片，裂纹等。第 6 道工序为装框，在铝合金边框凹槽内均匀地打上硅胶，将组件嵌入铝合金凹槽中，启动装框机完成装框。在组件背面 TPT 与铝合金交界处均匀涂上硅胶，在相应规格的接线盒背面和引出线根部，周围均匀打上硅胶，粘上接线盒，把引线接人接线盒。在室温一定湿度下进行固化。要求；边框安装平整不弯曲，铝合金直角连接处缝隙不大予 0.2mm，铝合金框 2 条对角线误差小于 4 mm．第 7 道工序为清洗。撕掉铝型材表面的塑料膜，并用酒精液清洗组件表面的各2 种污染物，确保组件外观干净无污染。第 8 道工序为成品组件测试。按照太阳能组件测试仪操作规程进行测试，首先用标准组件在相同环境下对太阳能组件测试仪进行校准，并做好校准记录，放入待测试的光伏组件，连接好正负极，对组件进行测试，通过对比和分析，计算出组件的电性能参数，并进行记录。二、光伏组件产品常见不良分析与质量控制1. 电池片隐裂产生的原因：a. 电池片在焊接或搬运过程中受外力造成。b. 电池片在低温下没有经过预热在短时间内突然受到高温后出现膨胀造成隐裂现象 。c. 焊接时瞬间温度过高。预防措施：a. 在生产过程中避免电池片过于受到外力碰撞。b. 在焊接过程中电池片要提前保温，烙铁温度要符合要求。c. EL 测试要严格分析每一张图片上成细线状的黑带。d. 图片上有隐裂时，打开背板及 EVA ，用手电进行确认。隐裂片及时更换。2、 EVA 未溶产生的原因：a. EVA 材料过期b. 层压机加热工艺（如层压机温度低，层压时间短等）设计不合理。c. 交联度试验末能摸索出该 EVA 的正确工艺参数。预防措施：a. 加强原材料供应商的改善及原材检验。b. 严格控制层压机温度、时间等重要参数。c.按照要求做交联度实验 ,并将交联度控制在 85%± 5% 内。d. 不呒厂家材料使用不同的工艺条件。3 、气泡产生的原因：a. 组件内有异物。b. EVA 过期c. 层压机故障：真空度低、密封圈有裂纹d. 层压机参数设定异常e. 助焊剂表面残留f. 互联条虚焊预防措施：a. 改善车间生产环境，层压前进行检查。b. 使用的 EVA 要到保质期内，当天使用不完的要密封保存。c.大面积气泡突发时调整层压机参数。d. 对层压机每班做好点检，及时观察上下抽真空数值，及时检查密封圈状况，做好日常保养。e. 不同厂商的 EVA 有不同的层压参数，及时调整工艺。f. 控制好助焊剂的使用，表面残留时用酒精擦洗干净。3 g. 尽可能减少在层叠台上对电池片的返修，防止异物落入杜绝二次污染。h. 管理人员每天对层压机设定的工艺值进行确认。3 、黑片产生的原因：A．正负极互联条短路B．互联条虚焊C. 接线盒二极管焊反或接线异常D．测试机外接线异常预防措施：a. 串焊接时防止电池片边缘处残留焊锡b. 防止温度低时造成虚焊c. 初测时重点检查图像d. 终测后异常要折框换片e. 黑片时检查接线盒二极管焊接反正及引线焊接f. 检查测试机外接线4 、锡渣不良产生的原因：A. 焊接时锡渣残留。B. 底板上粘有锡渣C. 是烙铁头上锡残留多D. 换片时在组件上进行焊接作作业预防措施：a. 焊接作业时及时清理烙铁头堆锡，防止锡渣掉下。b. 及时清理底板卫生，杜绝锡渣残留。c. 请勿在层叠好的组件上更换焊接电池片。d. 串焊后及时检查电池片上是否有锡渣残留。e. 锡渣造成二个栅极短路后，产生热斑影响组件寿命，必须更换异常电池片。5 、异物产生的原因：A． 焊接作业人员作业时异物粘到电池片上。B． 焊接底板上的脏物。C． 焊接用周转盒脏。D． 层叠时玻璃底板、 EVA 好粘有脏物。E． 层叠人员作业时头发、脏物等掉到电池片上。F． 初测不良更换片时二次污染。G． 背板丝掉入组件内污染预防措施 : a. 焊接、层叠人员按规定着装，将头发包在洁净帽内。b. 禁止徙手使电池片。c. 焊接人员禁止在电池片上贴胶带。d. 层叠人员作业时注意检查玻璃底板、 EVA 污染状况。e. 焊接台、焊接底板、焊接周转盒、层叠台卫生定时清扫。f. 焊接间、层叠区域定期用湿尘拖清扫区域卫生，保持地面无异物。g. EL 工作台定期清扫，杜绝二次检查电池片不良时异物污染。h. 人员洁净服要定期清洗干净。4 6 、间距不良产生的原因：A. 片间距不良是串焊时作业造成。B. 串间距不良是层叠时作业造成。C. 距边尺寸异常是层叠时作业造成。D. 焊接用模板使用不当。预防措施 : a. 焊接人员要串焊接时注意底板模板上电池片放置。b. 层叠人员在放置串电池片时按模板定位尺寸放置， 完后及时用尺子测量距离， 再用胶带贴好电池片位置。c. EVA 异常，层压时造成电池片移位。d. 正确使用焊接头尾定位模板。不同厂商电池片使用不同规格的定位模板。e. 日常管理好不同厂商的定位模板，防止混用混放。7、 裂片产生的原因：A． 单串焊手势过重致使造成。B． 互联条焊接时有点状堆锡、焊珠、虚焊，造成层压裂片。C． 层叠、层压人员在抬层叠好的电池片时人员手接触压到电池片。D． 电池片本身质量，隐裂所致。E． 层压机加压阶段压力大导致。F． EVA 不平整（鼓包现象严重）。G． 层压人员盖层压布布手势不正确。预防措施 : a. 层叠、层压人员在抬层叠好的电池片时手不要接触边上的电池片。b. 层叠、层压人员在抬层叠好的电池片时要防止碰到放台车上的横杆上。c. 焊接人员焊接时防止出现堆焊、焊珠、虚焊异常现象。d. 初测时认真分析每一个图片，杜绝隐裂片流入层压组。8 、崩角产生的原因 ：电池片来料边缺少不良预防措施 : 对来料进行严格筛选，将崩角不良检出，退厂商处理。9、崩瓷产生的原因： 电池片来料边镀膜崩掉不良预防措施 :对来料进行严格筛选，将崩瓷不良检出，退厂商处理。10、焊带偏移（露白）产生的原因：A．焊接时互联条定位与电池片上的焊接印刷线位置产生偏离现象 . B. 温度过高焊带弯曲硬度过大导致焊接完后电池片弯曲C.作业时互联条起点焊歪 , 造成偏移预防措施 : a. 电池片在底板上位置放偏会造成焊带偏移现象b. 电池片原材主栅线偏移会造成焊接后焊带与主栅线偏移c.焊带变形的互联条不能使用11 、虚焊、过焊产生的原因：A. 焊接温度过低，低板温度低5 B. 助焊剂过少C．速度过快会导致虚焊D. 焊接温度过高或焊接时间过长会导致过焊现象预防措施：a. 确保焊接温度参数设定 . 并要定期检查，焊接时间为 3— 4 秒b. 返修时更要确保烙铁的温度、焊接时间和使用助焊剂c.加强 EL 检验力度，避免不良漏失下一工序d. 定期对互联条的浸泡液及时间进行管理。12、色差产生的原因：A. 分选人员存在颜色误区（应区分单片的浅、中、深）。B. 更换一道中的不良单片导致其中一片存在色差。C. 面焊人员色差意识低导致。D. 修复人员更换单片容易造成色差。预防措施 : a. 分选人员严格把控色差，统一分类。b.b. 对更换不良单片要说明色差情况。c.单串焊人员要有自检意识，杜绝色差流入下道工序。d. 反光检验人员要仔细检查，对色差及时反馈与改组。e. 修复人员返修前要查看其色差问题。13、暗片产生的原因： 原材料所致，功率档混淆。预防措施 : a. 加强来料的检验力度；提高抽检比例，及时反馈与供应商。b. 生产过程中要控制功率档混淆现象（尤其更换单片的过程）。14、 断栅产生的原因： 原材料所致预防措施 :加强来料的检验力度；提高抽检比例，及时反馈与供应商。15、 型材不良产生的原因 ：A. 来料存在问题。B. 加工过程中撞击所致。C. 清理过程刀片、锉刀划伤。预防措施 : a. 操作人员要对使用材料要有自检能力。b. 装框过程要注意运作，时常查看装框后的效果。c.抬组件时要拿稳，不能随心所欲。d. 清理时用刀片、锉刀要小心碰到铝型材。e. 特别是型材的尺寸及长边的内牙太浅。F.技术员要对装框后的尺寸进行管理确认。16 、胶汽泡产生原因 : A. 胶气泡主要是胶原材内有气泡或气枪气压不稳造成B. 缝隙主要原因是员工手法打胶不标准造成预防措施 : 6 a. 加强人员技能培训，增强自检意识。b. 人员打胶方法要规范。c.清洗人员严格检验。d. 注意调整气枪压力。三、光伏组件的致命性不良隐裂1、隐裂会导致热斑效应，特别注意单晶电池片隐裂，单晶电池片隐裂会沿着晶界方向延伸，延伸轻则造成热斑重则造成电池片一块失效区。2、电池片的隐裂会加速电池片功率衰减。3、电池片的隐裂会影响组件的正常使用寿命。4、电池片的隐裂会在机械载荷下扩大，有可能会导致开路性的破损。黑芯黑芯是由于原材料商在拉硅棒的时候没有拉均匀所致。1、黑芯片会造成热击穿。2、黑芯片会影响功率测试的曲线台阶。3、黑芯片会影响组件功率。暗片1、暗片可能会导致热斑效应。2、严重暗片会影响功率和功率测试曲线台阶。裂片1、热应力、机械应力作用不均匀2、损失功率3、可导致主栅线断裂造成开路性破损。短路1、正负极接反的短路是无功率的2、电池片串与串由异物造成的短路可能就是一片电池片无功率3、并联之间异物造成的短路可能造成一串或二串电池片短路EVA 未溶汽泡1、 导致电池板背板脱层，影响电池片受光率。面积较小时影响组件功率。2、 背板脱层面积较大时直接导致组件失效报废。3、 使用 EVA 过期及工艺调整异常：层压温度低、真空度低、时间短。四、结束语提高产品质量一直是企业追求的目标， 要达到此目标就要制定合理的生产工艺，并不断强化过程质量控制，减少不良品提高一次良品率，进一步降低产品成本。通过以上对各类不良分析，重在分析不良产生的原因，并提出相应的管理措施，希望在生产过程中能帮助各级管理人员查找不良发生的根源，并能有效采取措施，减少不良的发生。在人员技能培训中，能让员工了解不良产生的具体原因和预防措施，使员工在工作中能严格执行相应的工艺管理措施，从源头杜绝不良的发生。