本實用新型涉及太陽能電池組件制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能電池層壓工藝的層壓階段下腔充氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

太陽能電池生產(chǎn)工藝，是用制備好的密封樹脂將太陽能電池焊接為一體，自上而下將基體、EVA、電池發(fā)電主件、EVA、背板真空熱壓封裝，并加裝鋁合金邊框等制成太陽能電池組件。對太陽能電池組件的性能要求為功率衰減低、工作壽命長、有足夠的機械強度，由于其發(fā)電層及導(dǎo)電層暴露在空氣中，極易受到化學(xué)氧化、物理老化、水汽侵蝕等影響，對組件的輸出功率、工作壽命及機械強度造成致命威肋，因此需要通過真空層壓技術(shù)對其進行保護。真空層壓在電池組件的制造過程中是至關(guān)重要的一道關(guān)鍵工序。

目前常用的層壓機的真空壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)為：一臺真空泵通過真空管路單獨與層壓機上腔相連接，并通過另一真空管路單獨與層壓機下腔相連接，各真空管路上分別設(shè)置有控制閥，層壓機上腔和層壓機下腔上還分別連接有充氣管路，所述充氣管路分別通過控制閥與大氣相連通。層壓時，分別打開各真空管路上的控制閥，同時分別關(guān)閉各充氣管路上的控制閥；一臺真空泵負(fù)責(zé)保障層壓機上腔的真空度，同時負(fù)責(zé)保障層壓機下腔的真空度；抽真空完畢后，分別關(guān)閉各真空管路上的控制閥，層壓過程中，打開上腔充氣管路上的控制閥，通過連通層壓機上腔的充氣管路使層壓機上腔多次充氣給壓，使EVA,TPT、電池片、基體有效地粘合在一起；層壓完成后，打開下腔充氣管路上的控制閥，大氣經(jīng)各自的充氣管路進入到層壓機下腔，解除真空狀態(tài)。但在加壓中，下腔內(nèi)保持高真空度時，其內(nèi)空氣很少，不能有效傳導(dǎo)熱量，導(dǎo)致密封樹脂融化時間較長，層壓機的工作效率不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是提供一種縮短生產(chǎn)時間、提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品品質(zhì)的太陽能電池層壓工藝及層壓階段下腔充氣系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種太陽能電池層壓工藝，包括順序進行的以下步驟：疊層、預(yù)加熱、抽真空、加熱、加壓、壓力釋放；其特征在于：所述疊層步驟與預(yù)加熱步驟同步，所述加熱步驟分為兩個階段，第一加熱階段與抽真空步驟同步，第二加熱階段與加壓步驟同步；所述加壓步驟中，上腔與下腔內(nèi)的壓力控制方法為：所述上腔的壓力與下腔的壓力同時緩慢上升，所述下腔的壓力上升的速度小于上腔壓力上升速度；或所述上腔的壓力上升一定時間后，所述下腔的壓力開始緩慢上升；下腔內(nèi)的壓力上升至一定值后保持壓力不變，直至加壓步驟結(jié)束，所述加壓步驟中下腔壓力停止上升后，其壓力可通過微量充氣或微量抽真空進行調(diào)整。

優(yōu)選的，所述加熱步驟前還包括預(yù)加熱步驟，所述預(yù)加熱步驟與疊層步驟同步。

優(yōu)選的，所述加壓步驟中，下腔內(nèi)壓力保持不變的階段，其壓力可通過微量充氣或微量抽真空進行調(diào)整。

優(yōu)選的，將上腔升壓的步驟分為多個時間階段，其中第一個時間階段內(nèi)使上腔中的壓力線性上升至一定值，其后的多個時間階段，上腔內(nèi)的壓力逐漸上升至大氣壓力。

優(yōu)選的，在加壓步驟中，上腔壓力上升的第一個時間階段的時間不少于2min。

優(yōu)選的，所述預(yù)加熱步驟中，承壓加熱板的溫度升高至密封樹脂熔點溫度的40％-50％，所述加熱步驟中，第一加熱階段承壓加熱板的溫度升高至到密封樹脂熔點溫度的80％-85％。

一種太陽能電池層壓工藝的層壓階段下腔充氣系統(tǒng)，包括機架，所述機架上放置層壓裝置，所述層壓裝置包括開口向下的凹形腔體的上蓋，所述上蓋與機架上設(shè)置的升降氣缸的活塞桿連接，所述上蓋下方設(shè) 置開口向上的凹形腔體的下蓋，所述下蓋內(nèi)設(shè)置承壓加熱板，所述下蓋放置在可沿水平方向運動的傳動帶上；所述上蓋下方開口處設(shè)置膜片，使上蓋內(nèi)腔與彈性膜片之間的區(qū)域形成上腔，上蓋與下蓋閉合后，所述彈性膜片與下蓋內(nèi)腔之間的區(qū)域形成下腔；還包括控制系統(tǒng)；

所述上蓋上部中央位置設(shè)置上腔真空接頭、上腔大氣接頭，所述上腔真空接頭與上腔真空管的一端連接，所述上腔真空管的另一端與上腔真空閥的一端連接，所述上腔真空閥的另一端與真空泵連接，所述上腔大氣接頭與上腔充氣閥連接；所述下蓋下部中央位置設(shè)置下腔真空接頭、下腔大氣接頭，所述下腔真空接頭與下腔真空管的一端連接，所述下腔真空管的另一端與下腔真空閥的一端連接，所述下腔真空閥的另一端與真空泵連接，所述下腔大氣接頭與下腔充氣閥連接。

優(yōu)選的，所述上腔內(nèi)設(shè)置上腔壓力傳感器；所述下腔內(nèi)設(shè)置下腔壓力傳感器。

優(yōu)選的，所述下腔大氣接頭至少連接了一個用于調(diào)壓的泄氣閥，當(dāng)然也可以同時連接兩個泄氣閥，如下腔大氣接頭分別與第一泄氣閥、第二泄氣閥連接；使用時，第一泄氣閥的泄氣速度大于第二泄氣閥的泄氣速度。

優(yōu)選地，所述的上腔真空閥、下腔真空閥可與相鄰的層壓裝置的真空泵連接。當(dāng)所述的上腔真空閥、下腔真空閥所在的層壓裝置的真空泵損壞時可以通過調(diào)用與其連接的相鄰層壓裝置的真空泵，以保證所述的上腔真空閥、下腔真空閥所在的層壓裝置的正常運行。

優(yōu)選的，所述上腔充氣閥、下腔充氣閥分別與空氣干燥器、空氣過濾器連接。

附圖說明

圖1為太陽能電池層壓加壓階段下腔充氣系統(tǒng)示意圖；

圖2為太陽能電池模塊剖視圖；

圖3為疊層步驟時層壓裝置示意圖；

圖4為抽真空步驟時層壓裝置示意圖；

圖5為加壓步驟中，上腔壓力恢復(fù)時層壓裝置示意圖；

圖6為第n-1層壓裝置加壓步驟時，其與第n層壓裝置之間的下腔補償閥255打開時，第n-1層壓裝置示意圖；

圖7為第n-1層壓裝置加壓步驟中，其與第n層壓裝置之間的下腔補償閥255關(guān)閉后，其與第n-1層壓裝置的下腔連接的下腔充氣閥257打開時，第n-1層壓裝置示意圖；

圖8為第n-1層壓裝置與第n層壓裝置氣體管路連接示意圖；

圖9為加壓步驟中，所述上腔的壓力與下腔的壓力同時緩慢上升，所述下腔的壓力上升的速度小于上腔的壓力上升速度的示意圖；

圖10為加壓步驟中，所述上腔的壓力緩慢上升一定時間后，所述下腔的壓力開始緩慢上升的示意圖。

具體實施方式

圖4-圖7中箭頭所示的方向，表示空氣流動的方向，圖2中所示的太陽能電池模塊結(jié)構(gòu)是為更好的對層壓步驟進行解釋，以方便本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解，因此本實用新型所述的太陽能電池的層壓系統(tǒng)不限于僅針對圖2中的結(jié)構(gòu)，也可用于其他結(jié)構(gòu)類似的太陽能電池模塊的層壓系統(tǒng)中。另外，與本實用新型中的權(quán)利要求等同的變形或變更均在本實用新型的范圍內(nèi)。

如圖1所示的，一種太陽能電池層壓工藝的層壓階段下腔充氣系統(tǒng)，包括機架100，所述機架100上放置層壓裝置200，可以沿機架100上沿豎直方向放置多層的層壓裝置200，也可以根據(jù)廠房的場地形狀制作機架100，并根據(jù)機架100的形狀水平放置多個層壓裝置200。所述層壓裝置200包括開口向下的凹形腔體的上蓋210，所述上蓋210與機架100上設(shè)置的升降氣缸101的活塞桿連接，所述上蓋210下方設(shè)置開口向上的凹形腔體的下蓋220，所述下蓋220內(nèi)設(shè)置承壓加熱板221，所述下蓋220放置在可沿水平方向運動的傳動帶102上；所述上蓋210下 方開口處設(shè)置膜片230，使上蓋內(nèi)腔與彈性膜片230之間的區(qū)域形成上腔231，上蓋210與下蓋220閉合后，所述彈性膜片230與下蓋220內(nèi)腔之間的區(qū)域形成下腔232；所述層壓系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)。

如圖8所示的，所述上蓋210上部中央位置設(shè)置上腔真空接頭241、上腔大氣接頭242，所述上腔真空接頭241與上腔真空管243的一端連接，所述上腔真空管243的另一端與上腔真空閥244的一端連接，所述上腔真空閥244的另一端與真空泵260連接，所述上腔大氣接頭242與上腔充氣閥247連接；所述下蓋220下部中央位置設(shè)置下腔真空接頭251、下腔大氣接頭252，所述下腔真空接頭251與下腔真空管253的一端連接，所述下腔真空管253的另一端與下腔真空閥254的一端連接，所述下腔真空閥254的另一端與真空泵260連接，所述下腔大氣接頭252與下腔充氣閥257連接。所述上腔真空管243與下腔真空管253之間通過穩(wěn)壓閥245連接；相鄰的兩個層壓裝置的下腔真空管253之間還通過下腔補償閥255連接。

所述上腔231內(nèi)設(shè)置上腔壓力傳感器248，所述下腔232內(nèi)設(shè)置下腔壓力傳感器258，下腔大氣接頭252還與第一泄氣閥259-1、第二泄氣閥259-2連接，所述第一泄氣閥259-1的泄氣速度大于第二泄氣閥259-2的泄氣速度，通過下腔壓力傳感器258可以方便的對下腔232內(nèi)的壓力狀態(tài)、充氣和泄氣的狀態(tài)進行有效監(jiān)測。加壓步驟中，下腔232內(nèi)的壓力上升是通過控制第一泄氣閥259-1實現(xiàn)。下腔232內(nèi)的壓力維持穩(wěn)定是通過控制下腔真空閥254和第二泄氣閥259-2實現(xiàn)。

對于多個層壓裝置200來說，如果只設(shè)置一個真空泵260，一旦該真空泵260出現(xiàn)故障，則整個系統(tǒng)無法正常運行，因此更好的實施方式是，所述層壓裝置200的上腔真空閥244、下腔真空閥254分別與多個真空泵260連接，即相鄰的幾個層壓裝置200連接多個真空泵260，正常工作時一個真空泵工作，當(dāng)一個真空泵260出現(xiàn)故障，則自動切換并使用其他相鄰的真空泵260繼續(xù)工作，有效的避免真空泵故障導(dǎo)致抽真 空不足出現(xiàn)氣泡和產(chǎn)品不良。

所述承壓加熱板221下表面與下蓋220底部的上表面之間形成的加熱區(qū)域222內(nèi)充滿油液，所述下蓋220在加熱區(qū)域222兩側(cè)設(shè)置進油口和出油口，并與油泵連接，所述油泵的入口與出口位置設(shè)置電加熱絲。對承壓加熱板221進行加熱時，控制系統(tǒng)控制電加熱絲在油泵工作時通電，這樣加熱區(qū)域222內(nèi)的油液處于加熱狀態(tài)，且循環(huán)流動，可讓加熱區(qū)域222內(nèi)的油液溫度均勻，油液與承壓加熱板221的底部接觸傳熱時，承壓加熱板221上表面的溫度變化均勻。也可以在承壓加熱板221底部直接設(shè)置電加熱絲對其進行加熱。

進行太陽能電池層壓工藝，包括順序進行的以下步驟：疊層、抽真空、加熱、加壓、壓力釋放。所述加熱步驟分為兩個階段，第一加熱階段與抽真空步驟同步，第二加熱階段與加壓步驟同步；

如圖2、圖3所示的，太陽能電池的疊層步驟為，使用密封樹脂003在基板001上密封多個太陽能電池單元002。所述密封樹脂003可以使用EVA或離聚物樹脂。在密封樹脂003上層疊有密封基板004。密封樹脂003具有與基板001和密封基板004大致相同的外形尺寸。在密封樹脂003內(nèi)含有氣泡005。氣泡005是由于在基板和密封用基板004之間設(shè)置密封樹脂003時混入空氣而產(chǎn)生。

更好的實施方式是，所述加熱步驟前還包括預(yù)加熱步驟，所述預(yù)加熱步驟與疊層步驟同步。預(yù)加熱步驟中，控制系統(tǒng)將承壓加熱板221的溫度升高至密封樹脂003熔點溫度的40％-50％，這樣可以有效減少加熱步驟的時間，同時在疊層步驟中提前對密封樹脂003預(yù)熱，減少其中的氣泡。

如圖4所示的，抽真空步驟為，當(dāng)上蓋210與下蓋220閉合后，上腔231和下腔232被膜片230分隔成兩個相互獨立的密閉空間，打開上腔真空閥244、下腔真空閥254，使上腔231、下腔232中的空氣分別通過上腔真空管243、下腔真空管253，被真空泵260抽走，在抽真空過 程中通過上腔壓力傳感器248、下腔壓力傳感器258對上腔231、下腔232內(nèi)的壓力進行監(jiān)測，當(dāng)上腔231、下腔232之間的壓力差大于70kP時，則將穩(wěn)壓閥245打開，這樣可以防止與上腔231或下腔232連接的真空管路或真空閥或真空泵出現(xiàn)故障時，相應(yīng)的腔體內(nèi)無法抽真空的問題。通過對上腔231和下腔232進行抽真空，然后關(guān)閉上腔真空閥244、下腔真空閥254。這樣，在抽真空步驟中將密封樹脂43中的部分氣泡45脫泡。

抽真空步驟的同時，控制系統(tǒng)提高承壓加熱板221的溫度，進行加熱步驟的第一加熱階段，承壓加熱板221的溫度升高至到密封樹脂003熔點溫度的80％-85％。

如圖5所示的，加壓步驟為，打開上腔充氣閥247，使上腔231內(nèi)的壓力大于下腔232內(nèi)的壓力，兩個腔體之間的壓力差對膜片230施加向下的壓力，使基板001、太陽能電池單元002、溶化后的密封樹脂003、密封用基板004的整體緊貼，并將密封樹脂003中的氣泡脫泡。加壓步驟的同時，進行加熱步驟的第二加熱階段，控制系統(tǒng)將承壓加熱板221的溫度升高至高于密封樹脂003融點的溫度。

在加壓步驟中，由于承壓加熱板221被加熱到比密封樹脂003的融點高的溫度，所以密封樹脂003熔化，將太陽能電池模塊密封。但是，在該狀態(tài)下，下腔232內(nèi)為真空狀態(tài)，其熱傳導(dǎo)較差，密封樹脂003容易產(chǎn)生熔融殘留物。該現(xiàn)象發(fā)生是由于在真空狀態(tài)下，傳遞熱能的氣體分子數(shù)非常少，所以熱傳導(dǎo)會變小，難以對太陽能電池模塊整體進行均勻加熱。

為了減小密封樹脂003的融化時間，如圖9所示的，所述加壓步驟中，上腔231與下腔232內(nèi)的壓力控制方法為：上腔充氣閥247打開的同時，第一泄氣閥259-1打開，所述上腔231的壓力與下腔232的壓力同時上升，所述下腔232的壓力上升的速度小于上腔231的壓力上升速度。為了使上腔231內(nèi)的壓力恢復(fù)至大氣壓后，上腔231、下腔232內(nèi) 的壓力仍在一定時間內(nèi)保持一定的壓力差值，下腔232內(nèi)的壓力上升至一定值后停止上升，這時下腔232內(nèi)的壓力值范圍可以是2kPa—15kPa。

如圖10所示的，所述加壓步驟中，也可以使用另一種上腔231與下腔232的壓力控制方法：上腔充氣閥247打開一定時間后，第一泄氣閥259-1打開，所述上腔231的壓力上升一定時間后，所述下腔232的壓力開始緩慢上升，到設(shè)定值后停止上升，這時下腔232內(nèi)的壓力值范圍可以是2kPa—15kPa。

所述上腔231升壓的步驟可以分為多個時間階段，其中第一個時間階段內(nèi)使上腔231中的壓力線性上升至大氣壓力的一定值，其后的多個時間階段，上腔231內(nèi)的壓力逐漸上升至大氣壓力。這樣可以讓多個時間階段內(nèi)上腔231升壓速度不同，在開始的幾個時間階段，上腔231升壓速度較慢，其后的幾個時間階段，上腔231升壓的速度逐漸加快，這樣可以有效減小上腔231升壓的時間。同時為了放置上腔231內(nèi)壓力升高的速度過快，導(dǎo)致太陽能電池組被壓變形，上腔231壓力緩慢上升的第一個時間階段的時間不少于2min。

所述加壓步驟中，下腔232內(nèi)壓力保持不變的階段，其壓力可通過微量充氣或微量抽真空進行調(diào)整，當(dāng)下腔232內(nèi)壓力因微量漏氣導(dǎo)致其內(nèi)壓力升高，則打開下腔真空閥254，減小下腔232內(nèi)的壓力；當(dāng)下腔232內(nèi)壓力稍微低于預(yù)定壓力時，則打開第二泄氣閥259-2，對下腔232微量充氣，以保證下腔232內(nèi)壓力維持穩(wěn)定。

下腔大氣接頭還可只與一個泄氣閥連接。使用時，可通過泄氣和微調(diào)來完成連接兩個泄氣閥的功能。當(dāng)然，此時最好在泄壓閥上連接一個穩(wěn)壓閥，通過泄壓閥與穩(wěn)壓閥配合使用。

壓力釋放步驟為，上腔231中的壓力恢復(fù)至大氣壓力后，與下腔232連接的下腔充氣閥257打開，對下腔232充入空氣，當(dāng)下腔232內(nèi)的壓力恢復(fù)至大氣壓力后，控制系統(tǒng)控制活塞102，帶動上蓋210向上運動，傳送帶102運動，將層壓完畢的太陽能電池組件運送至其他工位，進行 下一步加工。

在加壓步驟、壓力釋放步驟中，上腔231、下腔232中充入空氣時，承壓加熱板221和太陽能電池組件的溫度仍較高，如果充入的空氣濕度較大，在壓力釋放階段，太陽能電池組件的溫度下降較快，這樣空氣中的水分可能會在太陽能電池組件表面形成水滴，因此將上腔充氣閥247、下腔充氣閥257分別與空氣干燥器、空氣過濾器連接，這樣可以更好的保護的太陽能電池組件。

如圖4-圖8所示的，當(dāng)加壓步驟完成后，上腔231內(nèi)的壓力為大氣壓力，下腔232內(nèi)的壓力仍小于大氣壓力，為了有效的利用下腔232內(nèi)的真空，可以將不同的層壓裝置200進行不同生產(chǎn)步驟的時間錯開。具體步驟為：在疊層步驟前，所述控制系統(tǒng)將多層的層壓裝置進行編號，分別標(biāo)號為第1層壓裝置、第2層壓裝置…第n層壓裝置。當(dāng)?shù)?層壓裝置完成加壓步驟時，第2層壓裝置完成疊層步驟，此時第1層壓裝置與第2層壓裝置之間的下腔補償閥255打開，第2層壓裝置內(nèi)的穩(wěn)壓閥245打開，當(dāng)?shù)?層壓裝置的下腔232內(nèi)的氣壓與第2層壓裝置的上腔231、下腔232內(nèi)的氣壓達到一致后，下腔補償閥255關(guān)閉，第1層壓裝置進行壓力釋放步驟，而此時第2層壓裝置內(nèi)的上腔231、下腔232內(nèi)已經(jīng)有一定的真空度，再繼續(xù)對第2層壓裝置進行抽真空步驟。這樣可大大減少第2層壓裝置…第n層壓裝置的抽真空步驟的時間，同時其對真空泵的要求也可相應(yīng)降低。為保證第1層壓裝置與第2層壓裝置抽真空的時間一致，第1層壓裝置抽真空步驟中上腔231、下腔232的抽氣速度大于第2層壓裝置抽真空步驟中上腔231、下腔232的抽氣速度。

由以上敘述可知，對于第2層壓裝置至第n層壓裝置，其在抽真空步驟前，上蓋210與下蓋220閉合后，還包括預(yù)抽真空步驟，所述預(yù)抽真空步驟為，控制系統(tǒng)控制第n-1層壓裝置完成加壓步驟時，讓第n層壓裝置完成疊層步驟，此時第n-1層壓裝置與第n層壓裝置之間的下腔補償閥255打開，當(dāng)?shù)趎-1層壓裝置的下腔232內(nèi)的氣壓與第2層壓裝 置的上腔231、下腔232內(nèi)的氣壓達到一致后，下腔補償閥255關(guān)閉，第n-1層壓裝置進行壓力釋放步驟，第n層壓裝置繼續(xù)抽真空步驟。

為防止預(yù)抽真空步驟中，下腔補償閥255損壞，導(dǎo)致第n-1層壓裝置與第n層壓裝置之間無法連通，從而影響抽真空步驟的時間的問題，控制系統(tǒng)設(shè)定第n-1層壓裝置加壓步驟中，若第n-1層壓裝置與第n層壓裝置之間的下腔補償閥255打開時間超過30s，則控制系統(tǒng)關(guān)閉下腔補償閥255。

因此更好的實施方式是，在第n-1層壓裝置進行加壓步驟中，其上腔231中的壓力恢復(fù)至大氣壓力的70-85％時，第n-1層壓裝置與第n層壓裝置之間的下腔補償閥255打開。這樣使第n-1層壓裝置的下腔232內(nèi)部的傳遞熱能的氣體分子數(shù)增加，太陽能電池模塊溫度分布更均勻，也可以提前對第n層壓裝置的上腔231、下腔232進行抽真空，減少其抽真空步驟時間。此處描述為多層層壓機。