บทนำ: ฟิล์ม EPE Encapsulant คืออะไร?

ฟิล์ม EPE encapsulant หรือที่เรียกว่าฟิล์ม POE ที่ผ่านการอัดรีดร่วม เป็นวัสดุห่อหุ้มเซลล์แสงอาทิตย์ที่ผลิตโดยการอัดรีดร่วมของเรซิน POE และเรซิน EVA ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ ฟิล์มนี้ใช้เพื่อรวมความสะดวกในการแปรรูปของ EVA เข้ากับประสิทธิภาพการกันความชื้นและต้านทาน PID ของ POE

ฟิล์ม EVA ทั่วไปถูกใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตแผง PV เนื่องจากมีประสิทธิภาพต้านทาน PID ที่ดี การส่งผ่านแสงสูง ความต้านทานการเหลืองจากรังสียูวีและความร้อนชื้น ความต้านทานรอยทางหอยทาก และการยึดเกาะที่แข็งแรงกับกระจกและแผ่นหลัง อย่างไรก็ตาม EVA ก็มีข้อจำกัด เช่น ประสิทธิภาพการกันความชื้นที่ค่อนข้างอ่อน การส่งผ่านไอน้ำที่สูงกว่า และความเสี่ยง PID ที่สูงกว่าภายใต้สภาวะการทำงานบางอย่าง

ฟิล์ม POE เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว มีการกันไอน้ำที่ดีกว่า ทนทานต่อสภาพอากาศได้ดีกว่า และมีความสามารถต้านทาน PID ที่เชื่อถือได้มากกว่า แต่ POE ก็มีปัญหาด้านการแปรรูปเช่นกัน: การยึดเกาะกับกระจกและแผ่นหลังมักจะอ่อนกว่า EVA ปฏิกิริยาการเชื่อมขวางช้ากว่า และในระหว่างการผลิตแผง ฟิล์มอาจลื่นหรือเคลื่อนที่ได้ง่ายกว่า ซึ่งอาจลดประสิทธิภาพการผลิต

นี่คือเหตุผลที่ฟิล์ม EPE ถูกพัฒนา ผ่านกระบวนการอัดรีดร่วม POE จะถูกห่อหุ้มด้วยชั้น EVA ทำให้เกิดโครงสร้างแซนด์วิช EVA-POE-EVA การออกแบบนี้คงไว้ซึ่ง การกันความชื้นสูง ของ POE ช่วยปกป้องเซลล์แสงอาทิตย์จากไอน้ำ ในขณะเดียวกันก็รักษา ความเข้ากันได้ในการเคลือบที่ดีและความง่ายในการแปรรูป ของ EVA ในการผลิตปกติ EPE สามารถปรับปรุงทั้งความน่าเชื่อถือของโมดูลและผลผลิตในการผลิตเมื่อควบคุมวัสดุและกระบวนการเคลือบได้ดี

กลไกทางเทคนิค: ทำไม EPE อาจเกิดการหลุดลอกระหว่างการเคลือบ

แม้ว่า EPE จะรวมข้อดีของ EVA และ POE เข้าด้วยกัน แต่วัสดุทั้งสองชนิดมีพฤติกรรมไม่เหมือนกันทุกประการในระหว่างการเคลือบ เส้นโค้งการบ่ม ลักษณะการเชื่อมขวาง ความมีขั้ว ความสามารถในการดูดซับสารเติมแต่ง และพฤติกรรมการขยายตัวทางความร้อนแตกต่างกัน ความแตกต่างเหล่านี้อาจนำไปสู่การหลุดลอกระหว่างชั้นและการเกิดฟอง โดยเฉพาะบริเวณแถบประสานซึ่งแรงกดเฉพาะที่และความหนาที่แตกต่างกันชัดเจนกว่า

EVA และ POE มีความมีขั้วต่างกัน EVA เป็นวัสดุที่มีขั้ว ดังนั้นจึงเข้ากันได้ดีกับสารเติมแต่งหลายชนิด POE มีขั้วน้อยกว่า ดังนั้นความสามารถในการกักเก็บสารเติมแต่งที่มีขั้วจึงแตกต่างกัน เมื่อเวลาผ่านไปในการจัดเก็บ สารเติมแต่งภายในชั้น POE อาจค่อยๆ เคลื่อนไปยังชั้น EVA ซึ่งมีความมีขั้วสูงกว่าและความสามารถในการดูดซับดีกว่า

การเคลื่อนย้ายของสารเติมแต่งนี้เปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในและประสิทธิภาพของฟิล์ม EPE ส่งผลให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างชั้น POE และ EVA อาจลดลง ในกรณีรุนแรง ชั้น POE อาจถูกบีบอัด แยกออก หรือเกิดการหลุดลอกเฉพาะที่ระหว่างการเคลือบโมดูล นี่เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้อายุการเก็บของฟิล์ม EPE โดยทั่วไปสั้นกว่าฟิล์ม encapsulant แบบ EVA เดี่ยวหรือ POE เดี่ยว

การวิเคราะห์ทางเทคนิค: การเกิดฟองอากาศรูปเส้นตามแนวริบบอน

ฟองอากาศรูปเส้นที่ขยายจากริบบอนบัดกรีมักเกี่ยวข้องกับผลรวมของการเคลื่อนย้ายสารเติมแต่ง ความเร็วในการเชื่อมขวางที่ไม่สม่ำเสมอ และพฤติกรรมการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่าง EVA และ POE

ในระหว่างการเคลือบ EVA จะเชื่อมขวางเร็วกว่า POE หากชั้น POE ไม่เชื่อมขวางทันเวลา ก๊าซที่เกิดจากการสลายตัวของเปอร์ออกไซด์อาจไม่ถูกระบายออกจนหมดก่อนที่จะใช้แรงดัน ก๊าซเหล่านี้อาจติดอยู่ภายในโมดูลและเกิดเป็นฟองอากาศ

สาเหตุทั่วไปอีกประการคือการบางลงเฉพาะที่ของฟิล์ม EPE ที่ตำแหน่งริบบอนและบัสบาร์ ชั้น POE ตรงกลางของ EPE อาจมีความหนาไม่สม่ำเสมอในทิศทาง TD เนื่องจากปัจจัยวัตถุดิบ นอกจากนี้ ในระหว่างการเคลือบ ความหนาที่ทับซ้อนกันของริบบอนและบัสบาร์จะเพิ่มแรงกดเฉพาะที่ ซึ่งอาจทำให้ EPE บางลงที่ตำแหน่งนั้น สร้างจุดอ่อนที่อาจเกิดการขาดกาวหรือการสะสมของก๊าซได้ง่ายขึ้น

พูดง่ายๆ คือ บริเวณริบบอนได้รับแรงกดสูงขึ้นระหว่างการเคลือบ หากชั้น EVA เริ่มเชื่อมขวางแล้วในขณะที่ชั้น POE ใกล้ริบบอนยังอยู่ในสถานะไหล โครงสร้าง EPE อาจแยกชั้นเฉพาะที่ สารห่อหุ้มที่เหลืออยู่ที่ตำแหน่งริบบอนอาจมีพฤติกรรมเหมือน POE มากขึ้น โดยมีการเชื่อมขวางช้าลงและแนวโน้มการไหลสูงขึ้น ภายใต้แรงกดในการเคลือบ สิ่งนี้สามารถสร้างฟองอากาศรูปเส้นที่มีสีหรือโปร่งใสกระจายออกจากริบบอน

อาการสำคัญของกระบวนการที่ควรสังเกต

• ฟองอากาศปรากฏตามแนวริบบอนบัดกรีเป็นหลัก ไม่ใช่กระจายแบบสุ่มทั่วทั้งโมดูล

• ข้อบกพร่องอาจดูเหมือนรอยอากาศเส้นบางๆ ที่ขยายออกจากบริเวณริบบอนหรือบัสบาร์

• ปัญหาอาจชัดเจนขึ้นเมื่อฟิล์ม EPE ถูกเก็บไว้นานขึ้น

• ข้อบกพร่องอาจเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิการเคลือบ เวลาสุญญากาศ จังหวะแรงดัน หรือระดับการบ่มไม่สอดคล้องกับสูตร EPE เฉพาะ

ข้อเสนอแนะในการควบคุมเชิงปฏิบัติสำหรับข้อบกพร่องในการเคลือบ EPE

สำหรับฟองอากาศที่เกิดจากพฤติกรรมของวัสดุ EPE encapsulant เอง วิธีแก้ไขควรรวมการจัดการวัสดุและการปรับปรุงกระบวนการเคลือบ (lamination) เข้าด้วยกัน การปรับเพียงพารามิเตอร์เดียวโดยไม่ตรวจสอบสภาพการจัดเก็บฟิล์ม เส้นโค้งการเคลือบ และการกระจายแรงดันบริเวณแถบเชื่อมต่อ (ribbon) นั้นไม่เพียงพอ

1. ควบคุมระยะเวลาการจัดเก็บวัสดุ EPE

วางแผนการจัดซื้อและการใช้ EPE encapsulant อย่างรอบคอบ ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่กระทบต่อการผลิต ให้ลดระยะเวลาการเก็บฟิล์ม EPE ในคลังสินค้าให้มากที่สุด ระยะเวลาการจัดเก็บที่สั้นลงช่วยลดการเคลื่อนย้ายของสารเติมแต่งจากชั้น POE ไปยังชั้น EVA ทำให้พฤติกรรมการยึดติดระหว่างชั้นและการเชื่อมขวาง (crosslinking) คงที่มากขึ้น

2. เพิ่มอุณหภูมิในห้องแรกของกระบวนการเคลือบอย่างเหมาะสม

การเพิ่มอุณหภูมิในห้องแรกของกระบวนการเคลือบอย่างเหมาะสมสามารถเร่งการเชื่อมขวางของ POE ในฟิล์ม EPE ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงสถานการณ์ที่ EVA มีระดับการเชื่อมขวางค่อนข้างสูงแล้วในขณะที่ POE ยังคงหลอมเหลว การประสานเวลาการบ่มของ EVA และ POE ที่ดีขึ้นช่วยลดความเครียดระหว่างชั้นและป้องกันฟองอากาศรูปเส้นใกล้ตำแหน่งแถบเชื่อมต่อ

3. จับคู่เวลาในการดูดสุญญากาศ การกด และการบ่ม

หากใช้แรงกดเร็วเกินไปในขณะที่ชั้น POE ยังมีความเป็นของเหลวสูง ก๊าซอาจถูกกักหรือถูกดันไปตามบริเวณแถบเชื่อมต่อ สูตรการเคลือบที่ออกแบบมาอย่างดีควรให้เวลาเพียงพอสำหรับการดึงอากาศและการทำให้วัสดุนิ่มก่อนที่จะใช้แรงกดเต็มที่ การตั้งค่าที่แน่นอนควรได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบระดับการเชื่อมขวาง การทดสอบแรงลอก และการตรวจสอบลักษณะภายนอกหลังการเคลือบ

4. ตรวจสอบความสูงของแถบเชื่อมต่อและบัสบาร์

เนื่องจากแรงกดเฉพาะที่สูงกว่าบริเวณแถบเชื่อมต่อและบัสบาร์ ความหนาที่มากเกินไปอาจทำให้ EPE บางลงที่จุดเหล่านี้ ทีมผลิตควรตรวจสอบความเรียบของการบัดกรี การจัดแนวของแถบเชื่อมต่อ การทับซ้อนของบัสบาร์ และความสม่ำเสมอในการวางซ้อน การลดความแตกต่างของความสูงเฉพาะที่สามารถลดความเสี่ยงของการเสียรูปของ encapsulant และการเกิดฟองอากาศ

5. ตรวจสอบคุณภาพของ EPE ที่รับเข้า

สำหรับฟิล์ม EPE การตรวจสอบขาเข้าไม่ควรตรวจสอบเฉพาะลักษณะภายนอกและความหนา แต่ควรเน้นที่ความสม่ำเสมอของความหนา อายุการเก็บรักษา สภาพการจัดเก็บ พฤติกรรมของเจล (gel content) และประสิทธิภาพการยึดติด หากเป็นไปได้ ควรทำการเคลือบทดลองก่อนการผลิตจำนวนมากเมื่อเปลี่ยนซัพพลายเออร์ รุ่น หรือโครงสร้างโมดูล

บล็อกนี้ขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ความผิดปกติในทางปฏิบัติในการผลิตโมดูล PV และเอกสารอ้างอิงต่อไปนี้:

1. ประสบการณ์ภาคสนามจากการวิเคราะห์ข้อบกพร่องที่ผิดปกติระหว่างการผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์

2. Dow Chemical, Zhang Wenxin, "POE เสริมประสิทธิภาพโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูง"

3. Southwest Securities, "การทำซ้ำแบบ N-Type, อุตสาหกรรม POE เปิดวงจรการเติบโตสูง"

4. การผลิตและเทคโนโลยีเคมี, "การวิจัยปฏิกิริยาการเชื่อมขวางของฟิล์มห่อหุ้มโพลีโอเลฟินสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์"

มุมมองของ Ooitech

ในฐานะผู้จัดหาอุปกรณ์ เรามองว่า: ฟองอากาศในแนวริบบิ้นที่เกี่ยวข้องกับ EPE ไม่ใช่แค่ปัญหาด้านวัสดุ แต่ยังเป็นปัญหาของหน้าต่างกระบวนการที่ขึ้นอยู่กับโปรไฟล์อุณหภูมิการเคลือบ ประสิทธิภาพสุญญากาศ จังหวะความดัน และความเรียบของการวาง สำหรับผู้ผลิตโมดูลที่ใช้เทคโนโลยีเซลล์ขั้นสูงและรูปแบบที่ใหญ่ขึ้น ความทนทานต่อการไหลของสารห่อหุ้มและความสูงของชั้นที่ซ้อนกันในพื้นที่นั้นลดลงมาก ดังนั้นการควบคุมอายุการเก็บรักษาวัสดุและการตรวจสอบสูตรการเคลือบควรได้รับการปฏิบัติเป็นส่วนหนึ่งของระบบคุณภาพเดียวกัน สายการผลิตแผงโซลาร์ที่เสถียรต้องการทั้งการเลือกสารห่อหุ้มที่ดีและการตรวจสอบกระบวนการที่มีวินัยก่อนการผลิตจำนวนมาก