新型曲面光伏组件层压机的设计探讨

石磊 张亮 李树珍 曹盼盼 姜祥维

摘 要：针对现有层压机层压过程中加热效率较低的问题，提出一种新型曲面光伏组件层压机及曲面光伏组件的加工方法，层压机采用上下同时加压、同时加热的结构，与仅通过热空气升温的方式相比，能够提高层压过程中的加热效率及持续保持层压温度的稳定。

关键词：曲面;光伏组件;层压机;设计

层压机是一种把多层物质压合在一起的机械设备，例如，在生产光伏组件时，由层压机将EVA、太阳能电池片、钢化玻璃、背膜（TPT、PET等材料）在高温真空的条件下压成具有一定刚性的整体。针对现有光伏组件层压机层压过程中加热效率较低的问题，提出一种新型曲面光伏组件层压机及曲面光伏组件的加工方法。

1 层压机的现状

现有的层压机，如公开号为CN101249739A的中国专利，公开了一种夹层板材成型机，包括上、中、下三个真空室，待加工板材放置在中真空室中，层压时上真空室下移与下真空室构成密封的真空层压腔，三个真空室同时抽真空，电热板对上、下真空室加热升温到一定温度，上、下真空室同时充气，中真空室保持真空，由上真空室和下真空室的弹性隔板对待加工板材施压，得到真空热压复合板材成品。这种层压机可以加工带有双曲面的光伏组件和柔性光伏组件，但其加热方式并不适应带有双曲面的光伏组件和柔性光伏组件，存在加热效率低的问题。

2 新型曲面光伏组件层压机的结构设计

新型曲面光伏组件层压机的结构如图1所示，包括上下两个相对设置的加热箱、供气加热加压装置和抽真空装置，图2是供气加热加压装置的结构示意图。

每个加热箱包括腔室顶板、弹性的腔室隔板、将腔室隔板的边缘密封的设置在腔室顶板上的压条、固定腔室顶板与压条的连接件，腔室隔板与腔室顶板之间形成加热腔;两个加热箱的压条彼此相对，且当上下两个加热箱闭合时两相对设置的腔室隔板和压条形成密封的层压腔，抽真空装置分别与两个加热腔和层压腔连通;供气加热加压装置与加热腔连通，可向加热腔中充入被加热、加压的气体。

供气加热加压装置包括气体升温管、加热气体升温管内空气的加热器、压缩气源以及稳压罐，气体升温管连通大气与稳压罐，稳压罐连通加热腔，压缩气源与稳压罐连通，气体升温管中被加热的空气和压缩气源均经由稳压罐进入加热腔。

抽真空装置与加热腔之间设置有控制阀，该控制阀控制抽真空装置与加热腔的通断。供气加热加压装置与加热腔之间也设置有控制阀，控制供气加热加压装置与加热腔的通断。层压腔和抽真空装置之间设置有控制阀，控制抽真空装置与层压腔的连否。

在进行组件的层压时，抽真空装置先将两个加热腔抽真空，将待加工组件放置在两个加热箱之间，将靠上设置的加热箱与靠下设置的加热箱相闭合，如图1所示，此时待加工组件被密封在层压腔中，抽真空装置再将层压腔抽真空，关闭抽真空装置，关闭加热腔、层压腔与抽真空装置之间的控制阀。

腔室顶板中的加热装置加热腔室隔板，加热腔和供气加热加压装置之间的控制阀打开，空气被供气加热加压装置加热并送入加热腔直至加热腔内的气压达到两个大气压;在此过程中，两个腔室隔板在气体的作用下从上下两侧同时挤压待加工组件，实现待加工组件的层压加工，同时，热空气与腔室隔板直接接触持续加热腔室隔板。

这种上下两侧对电池组件同时加压的结构，利用供气加热加压装置使产生压力的空气同时对腔室隔板进行直接加热，由于由热的气体直接加热腔室隔板，进入加热腔内的气体的温度可以预先设定和调整，因此，可以很快地提高加热隔板的温度并对工件进行持续加热，保证了充气加压的过程不带走腔室隔板上的热量的同时，极大地提高了对腔室隔板加热的效率，同时也保证加热待加工组件的温度的稳定性。此外，采用热空气加热的方式有助于保证腔室隔板的各处的温度保持一致，在进行批量生产时，可以很好的保证各待加工组件的温度一致性。

3 曲面光伏组件层压加工方法

（1）首先加热腔抽真空，使腔室隔板与腔室顶板相贴;将待加工组件放置在层压腔内并闭合层压腔。

（2）加热器加热腔室顶板，并加热与腔室顶板接触的腔室隔板。

（3）再对层压腔抽真空。

（4）再向加热腔中充入加热的气体加热腔室膈板，腔室隔板挤压并加热待加工组件完成层压，与此同时热空气直接加热腔室隔板，同时腔室顶板对腔室隔板进行持续的辐射加热。

（5）待到层压机和组件冷却后取出组件。与仅通过热空气升温的方式相比，在向加热腔充入热空气之前，利用腔室顶板对腔室隔板进行预加热。有助于提高腔室隔板的升温效率。而且在腔室顶板在热空气充入后还可以通过热辐射的方式继续对腔室隔板进行持续的加热，进一步提高即热效率。被加热的腔室顶板还可以为加热腔形成热屏蔽，同时持续为热空气补热，有助于提高加热的效率、持续保持层压温度的稳定。

4 结论

针对现有层压机层压过程中加热效率较低的问题，提出一种适用于曲面组件和柔性组件加工的新型曲面光伏组件层压机及曲面光伏组件的加工方法。通过设置供气加热加压装置及腔室顶板，提高了设备的加热效率及保证了加热温度的稳定。

参考文献：

[1]李永宏.太阳能电池层压机的分析与研究[D].燕山大学，2012.

[2]石磊，陈立东，曹耀辉，等.全自动太阳能电池组件封装生产线方案的设计[J].科技世界，2018（4）：16-17.

[3]刘苏海.一种夹层板材成型机[P].中国专利：CN101249739A，2008-08-27.

[4]石磊，陈立东，马淑英，等.一种新型太阳能电池组件层压机混合加热系统[J].机床与液压，2013（17）：111-113.

作者簡介：石磊（1981-），男，汉族，陕西咸阳人，博士研究生，讲师，研究方向：光伏组件装备技术。