專利名稱：對基本為板狀的構件進行壓膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的上位概念所述的用于在壓力和熱作用下對光伏模塊和此類基本為板狀的構件進行壓膜的方法，所述構件具有至少一層可熱活化的膠合劑層。
背景技術：
在此類方法中，通常使用具有單個真空室的或在多層真空覆膜壓機中具有多個真空室的單層或多層的真空覆膜壓機。所述真空室由上半部室體和下半部室體組成，上、下半部室體均可相對地移動，使得真空室開啟和密閉。真空室可通過加壓物氣密地分隔，其中加壓物可借助壓差在真空室內升起和降下。通常使用韌性的隔膜作為所述加壓物，該隔膜將真空室分隔為用于容納至少一個構件的、可抽氣為真空的物料區，以及可抽氣為真空和/或加壓的壓力區。通過由于物料區的真空抽氣和/或壓力區的加壓而形成的真空室內的壓差，韌性的隔膜被壓向構件，由此將構件直接或間接地壓向真空室的邊緣面——通常為真空室的下側面，其中還可有一條傳送帶穿過該側面和構件之間——并且將壓膜所必需的過程載荷加載到構件上。該邊緣面， 大多情況下即真空室的下側面，通常由加熱板構成，使得壓膜所必需的過程熱直接在壓制過程中導入構件中。在上述類型的方法中，將一個或多個構件，尤其是光伏模塊一為簡化說明，以下僅討論一個構件的情況一同時置入所用的真空覆膜壓機的真空室內并且密閉真空室。然后，將該真空室抽氣為真空，并且通過真空室內未構造構件的部位上的通氣和/或加壓使得加壓物被壓向構件，構件由此被直接或間接地壓向真空室的邊緣面。所述邊緣面通常為該真空室的下側面。構件被加壓物壓向真空室的下側面，該下側面由加熱板構成，壓膜工序所必需的過程熱通常由此導入構件中。然后，壓力和過程熱共同作用使膠合劑層軟化或活化，并且在必要時可能作用使膠合劑層硬化或交聯。然而，也可考慮以其他方式導入過程熱。通常這樣來實現真空室的真空抽氣，首先將真空室的構造于加壓物上方的壓力區抽氣為真空，使得加壓物向上移向上半部室體。其后，通常以一定的時滯，將構造于加壓物下方的、容納構件的物料區抽氣為真空，其中，調節真空室的兩個區室的抽氣的方式是，使得壓力區與物料區之間一直存在壓差，該壓差使加壓物維持并且滯留在上半部室體內，并且避免加壓物提前與構件發生接觸。當真空室的物料區被抽氣至通常為小于1毫巴的額定壓力時，對壓力區進行通氣，使得壓力區和物料區的壓差逆轉并且將加壓物加載于構件上。然后，通過調節壓力區中的氣壓來形成加壓物的所需的壓緊力，從而將壓膜所需的過程載荷加載到構件上。這里根據目前的技術水平，尤其應將真空室的物料區迅速地抽氣為真空，即在構件明顯受熱前，并且須在膠合劑膠黏作用的活化前。由此，使得在膠合劑層中的膠合劑開始硬化或交聯之前，將可能存在的夾雜氣體(構件層之間的滯留氣體)或可能在受熱時形成的氣體從構件中抽取出來。由于完成壓膜的構件中的氣泡極大地影響其使用壽命，在最不利的情況下，或可導致構件立即不可使用，即生產出次品。對于光伏模塊，尤其存在這種情況。WO 94/29106A1中描述了一種用于在壓力和熱作用下對具有可硬化的膠合劑層的光伏模塊進行壓膜的方法。在此使用真空覆膜壓機，其中，使用構造為韌性的隔膜的加壓物，該隔膜將真空室分隔為物料半區和壓力半區。過程熱借助加熱板導入光伏模塊中，該加熱板通過支撐板間接地作用于構件上。真空室在密閉后被迅速地抽氣為真空，從而在光伏模塊明顯地受熱前，從其中提取出滯留氣體和其他氣體。其后，對真空室內的位于隔膜上方的壓力半區通氣，使得隔膜通過由此形成的壓差將過程載荷加載到構件上并且優選的啟動或加速了將熱量由加熱板導入構件中。在WO 94/29106A1中，光伏模塊在真空覆膜壓機中僅進行預壓膜，然后將真空室未經過冷卻地打開，經過預壓膜的構件被轉移到硬化爐中并且在此使膠合劑層在高溫條件下硬化。其中，通常用于光伏模塊的膠合劑層在開始硬化或交聯前即已產生膠黏作用，而不用擔心氣體過早地由構件外部滲入各層之間，因此無須繼續在真空條件下進行壓膜。如構件不必停留在真空覆膜壓機內直至膠合劑層完全地軟化或交聯，而是在硬化爐中繼續進行硬化或交聯，則可提高真空覆膜壓機的程序頻率和所有裝置的加工速率。

發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于通過改進上述已知的流程方法，達到更好的效果并且/或者縮短真空壓膜機的周期時間。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的這一目的通過具有根據權利要求1所述的特點的方法得到解決。本發明方法的優選的進一步拓展由權利要求2至10 中得出。本發明的方法與目前的流程方法的根本區別在于，所述構件在置入真空室后，首先通過加壓物加載約為過程載荷的2%至10%的微載荷，其中其單位面積壓優選為約20毫巴至約200毫巴，并且進一步優選為約50毫巴至約100毫巴的單位面積壓。在此，構件維持在膠合劑層的活化溫度以下。然后，將所述微載荷從構件上移除。再將構件加熱至膠合劑層的活化溫度并且通過加壓物加載過程載荷。為此，加壓物先將構件壓向加熱板，由此將構件迅速地加熱并且使膠合劑層很快達到其活化溫度。在本發明的范疇中，優選在加載微載荷之前或在該過程期間將構件加熱至預熱溫度，該溫度可使膠合劑層軟化，但又低于膠合劑層的活化溫度。可通過加載微載荷來啟動所述預熱，因此，構件優選被壓向加熱板，這使得熱量良好地由加熱板導入構件中成為可能。 然而在本發明范疇中同樣可能的是，將構件在置入真空室之前即加熱至預熱溫度。這有利于縮短真空覆膜壓機的周期時間，因為此前已被導入構件中的熱能無需再在真空室內被導入至構件中。從本發明中可以看出，在膠合劑層明顯地軟化并且形成初始的膠黏作用前，大量由傳統的膠合劑層(尤其例如由乙烯醋酸乙烯酯薄膜(EVA薄膜))在真空抽氣時釋放出的并且根據現有技術一定被首先抽出的氣體中的大部分氣體，僅僅是由于通過真空抽氣使環境壓力大大降低，從而從膠合劑層中釋放出來。在現有技術水平下，真空抽氣即可抽出大部分的應通過真空抽氣被抽出的氣體，以避免帶來任何不利的影響。本發明中對構件加載微載荷時將真空室抽氣為真空，不會引起膠合劑層釋放過程氣體。因為即使根據例如本發明的一個優選實施例的建議，構件已被預熱直至膠合劑層軟化或在加載微載荷時被預熱，膠合劑層中的過程氣體也可通過該微載荷而維持在分解狀態。此外，根據現有技術水平，從膠合劑層中釋放和抽取氣體甚至可能產生不利，因為膠合劑層往往含有添加劑并且希望該添加劑被保留。例如在使用EVA作為膠粘材料時，過氧化物是作為用于產生所需交聯作用的聚合反應的反應物。在使用熱塑性塑料作為膠合劑層時，則添加軟化劑和增附劑作為臨時的添加劑，其同樣不應被抽出。微載荷則不僅使尤其是一般的光伏模塊的膠合劑層的臨時成分維持在分解狀態并且阻止其被釋放出來，而且也確保構件的，尤其是光伏模塊的各層之間的以氣態存在的滯留氣體從構件的側面中被壓出并且通過真空抽氣被抽取出來。即使構件已被預熱直至膠合劑層軟化并且開始形成膠黏作用，這種方法也仍然有效。在本發明的范疇中，真空室可在對構件加載微載荷之前或也可在該過程期間被抽氣為真空。如上所述，即使構件已經或者即將被預熱至預熱溫度，所述微載荷仍可阻止膠合劑層釋放出氣體。其余存在于構件中的氣體，例如尤其是滯留氣體，則仍然被抽出。由此明顯地減少了構件中氣泡的形成，并且本發明方法取得的效果也優于根據目前技術水平的方法。由此得知，應在構件加載微載荷之前或在該過程期間，僅將真空室抽氣至前級真空，例如該前級真空達到約150毫巴，優選達到約5毫巴，并且在移除構件的微載荷之后， 至加壓物將過程載荷加載到構件上和真正的壓膜過程開始之前，才將真空室完全抽氣為真空，尤其是低于1毫巴。在本發明的范疇中，一旦膠合劑層的溫度已達到其活化溫度的約70%至100% 時，即可在構件上加載過程載荷。由于已知，只要達到其活化溫度的約70%，膠合劑層即已成為膠黏的聚合狀態，均勻地分配了機械壓力。通常用于光伏模塊的硅太陽能電池極易破裂。一旦對具有硅太陽能電池的光伏模塊加載過程載荷，只要膠合劑層尚未軟化，這無疑將導致太陽能電池的破裂。然而，如果膠合劑層軟化并且相應地置于低粘度的太陽能電池，則可將壓膜所需的過程載荷加載到模塊上而不存在破裂的危險。因此便可得知，要使用足量的膠合劑材料，目的在于以壓膜過程中可變的量來鋪滿太陽能電池層，這樣，當選定明顯大于目前技術所常用的過程載荷時，即使是硅太陽能電池也不會破碎。在現有技術水平下，真空覆膜壓機內的壓膜是在一種與環境壓力大致相同的特定的單位面積壓條件下進行的，也即一般為約1000毫巴。在本發明的范疇中優選壓膜的過程載荷所具有的單位面積壓大于環境壓力，即約1020毫巴以上，進一步優選為約1500 毫巴以上至約2000毫巴。這不僅可以通過在由加壓物氣密分隔的真空室內的未構造構件的部位進行通氣，而且也可以通過加載超壓來實現。在此已知，通過增加過程載荷，不僅加快了交聯或硬化的速率，并由此使得由于膠合劑層內的高溫而產生的過程氣體以及存在于硬化中或交聯中的膠合劑層內的滯留氣體維持或進行分解，這與現有技術相比，也能更有效地阻止構件中形成不利的氣泡。因而，這一方法與現有技術相比明顯增加了過程載荷，一方面改進了工作成效，另一方面則明顯的再次縮短了周期時間。本發明方法的一個優選的進一步拓展在于，將根據本發明的經過預熱的構件在真空室內完成真空抽氣的條件下，以及在高于所用膠合劑層的活化溫度的過程溫度和過程載荷的作用下進行壓膜，優選高于110°c并且進一步優選高于120°c，所述過程載荷的特定單位面積壓則至少達到約900毫巴至1000毫巴，進一步優選大于1020毫巴至2000毫巴，這一壓膜過程在膠合劑第一次形成將構件氣密封閉的膠黏作用后被中斷，然后構件被導入串聯的壓膜機內，并且在壓膜機中在過程溫度和相同或增加的過程載荷的作用下繼續進行壓膜。如在真空室的真空抽氣時加載微載荷和構件的預熱工序配合在一起，其中預熱在真空室外，也或者優選在加載微載荷時進行，則可有利地縮短真空覆膜壓機內的壓膜過程的周期時間。如上所述，通過選定明顯大于目前技術常用的過程載荷，也有利于此。此外， 在構件已經過預熱的情況下，在本發明的主要應用，即應用于光伏模塊的壓膜中，該過程載荷可比現有的情況更早地作用于構件，而不會出現太陽能電池發生破碎的風險。當壓膜過程在構件氣密封閉后被中斷并且構件被導入串聯的壓膜機內，從而在此通過過程溫度和過程載荷來繼續進行壓膜時，真空覆膜壓機的周期時間縮短，這極其利于縮短壓膜的整體時耗。根據本發明方法的另一優選方法，在串聯的壓膜機內，壓膜過程中采用增加的過程載荷，無須持續至膠合劑層完全地硬化或交聯。這一過程也可以被中斷，并且將未完成壓膜的構件移入公知的硬化爐中，在此再進行完全的硬化或交聯。這樣可確保真空覆膜壓機和串聯的壓膜機中的周期時間盡可能的縮短，由此大大地加速整個壓膜過程。為了再次提高工序的速率，可以如公知地在最后設置冷卻站，壓膜過程完全結束后，逐個地將構件冷卻。
具體實施例方式下面詳細地描述和闡明根據本發明方法的實施例。光伏模塊包括覆蓋玻璃、由互連的硅太陽能電池和背面薄膜組成的太陽能電池層、以及構造于覆蓋玻璃和太陽能電池層以及太陽能電池和背面薄膜之間的乙烯醋酸乙烯酯(EVA)薄膜構成的可熱活化的膠合劑層，根據本發明的方法對所述光伏模塊進行壓膜。首先，所述各層重疊地構造，并且將該層堆置入真空覆膜壓機的真空室內。常規構造的真空覆膜壓機包括具有下半室體和可升降的上半室體的真空室，其中下半室體基本由加熱板構成。在上半室體上構造有具有不僅對于上半室體也對于下班室體密封的環繞式密封裝置的隔膜架，并且在隔膜架上將硅樹酯繃緊作為加壓物。由層堆組成的構件經由位于上、下半室之間而穿過真空室的傳送帶，被置入真空室內。這一步驟耗時約30秒。然后，關閉真空覆膜壓機，并且通過隔膜使得構件和加熱板之間接觸而形成約為 100毫巴的微載荷，構件被預熱至約100°c的預熱溫度。這一預熱階段又持續約30秒，其中位于隔膜和加熱板之間的容納構件和傳送帶的物料區，同時被真空抽氣至其氣壓約為5毫巴。經過這一持續30秒的預熱階段，將隔膜從構件上移除，使得由加熱板至構件的熱量傳輸大大減慢，并且將物料區抽氣至壓膜所需的1毫巴以下的真空。該真空抽氣需要約90秒，其中構件的溫度由于金屬熱效應和少量的熱導效應而從約100°C (預熱溫度)上升至 120°C。由于在120°C下，已達到EVA薄膜的活化溫度，接下來通過將隔膜重新置于構件上并且為隔膜上方的壓力室通氣，使得隔膜將約為近1000毫巴以上的特定的單位面積壓作為過程載荷加載到構件上，立即開始真正的壓膜過程。在此，將構件內的過程溫度升至 150°C。由此，在近1000毫巴以上的過程載荷和約150°C的過程溫度下對構件進行壓膜持續約60秒，使得耗時共計約3. 5分鐘的第一步的工作流程至此完成。經過上述時間后，將真空覆膜壓機的真空室完全通氣并且打開壓力機，壓膜過程從而中斷。然后，將其于約30秒內轉移到串聯的壓膜機中，使得構件的溫度不會明顯下降。 構件在壓膜機內繼續維持在約150°C的過程溫度，關閉壓膜機后，在此對構件加載可增至 2000毫巴的過程載荷。所述壓力在30秒內形成，并且維持增加的載荷以及過程溫度作用約 3分鐘。上述的第二個工序再次經過3. 5分鐘完成之后，打開壓膜機并且將構件于30秒內導入硬化爐中以防冷卻，在硬化爐中將其非承壓地維持在過程溫度，完成壓膜過程。這又持續約3. 5分鐘。在本發明方法的這一實施例中，主要涉及一個包含3個時耗均為3. 5分鐘的超短步驟的過程。如果在多層壓膜機中進行這些步驟，物料通過量則更高。在本申請人的系列實驗中，依照上述方法對具有單晶硅太陽能電池的光伏模塊進行壓膜，沒有發生氣泡和偏差， 也未導致太陽能電池破碎。
權利要求
1.一種用于在壓力和熱作用下，用至少一層可熱活化的膠合劑層對基本為板狀的構件、尤其是光伏模塊進行壓膜的方法，其中一個或多個構件被置入真空覆膜壓機的真空室中，該真空覆膜壓機具有將該真空室氣密分隔的、可借助壓差升降的加壓物，該真空室被抽氣為真空，并且通過通氣和/或在該真空室內未放置構件的部位加壓，使得該加壓物壓向該構件，由此使加壓物直接或間接地壓向構造為該真空室的上側面或下側面的邊緣面，其中，過程熱被導入該構件中，使得該膠合劑層受熱從而軟化并且在該加壓物的既定過程載荷的作用下達到其活化溫度而被活化，其特征在于，該構件在置入該真空室后，首先通過該加壓物施加約為該既定過程載荷的2%至10% 的微載荷，并且同時該構件維持在該膠合劑層的活化溫度以下，之后將微載荷從構件上移除，然后將該構件加熱至該膠合劑層的活化溫度且通過該加壓物加載該過程載荷。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述構件在加載所述微載荷之前或在該過程期間被加熱至預熱溫度，該預熱溫度使所述膠合劑層軟化，但又低于該膠合劑層的活化溫度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述加熱過程，使得所述構件內的所述膠合劑層達到約80°C至120°C，優選約80°C至100°C的所述預熱溫度。
4.根據權利要求1至3中至少一項所述的方法，其特征在于，所述真空室在對所述構件加載所述微載荷之前或在該過程期間被抽氣為真空。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述真空室在對所述構件加載微載荷之前或在該過程期間僅被抽氣為前級真空，直至該構件上的該微載荷移除之后，至所述加壓物向該構件加載所述過程載荷之前，才被抽氣為完全真空。
6.根據權利要求1至5中至少一項所述的方法，其特征在于，在特定單位面積壓為 1020毫巴以上，優選1500毫巴以上至約2000毫巴的所述過程載荷下，對所述構件進行壓膜。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，當所述膠合劑層已達到活化溫度的約 70 %至100 %的溫度時，對所述構件加載所述過程載荷。
8.根據權利要求1至7中至少一項所述的方法，其特征在于，在膠合劑層第一次形成將所述構件氣密封閉的膠黏作用時中斷對該構件進行壓膜，該構件被導入串聯的壓膜機內， 并且由此在與膠合劑層的活化溫度相同或高于該活化溫度的溫度條件下，通過所述過程載荷或更高的載荷來繼續進行壓膜。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述構件經過所述壓膜機的繼續壓膜后被導入硬化爐內，并在該硬化爐中進行非承壓的熱處理。
10.根據權利要求1至9中至少一項所述的方法，其特征在于，所述微載荷為單位面積壓約為20毫巴至200毫巴，優選約為50毫巴至100毫巴。
全文摘要
一種用于在壓力和熱作用下，對具有至少一層可熱活化的膠合劑層的基本為板狀的構件、尤其是光伏模塊進行壓膜的方法，其中一個或多個構件被置入真空覆膜壓機的真空室內，真空覆膜壓機具有將真空室氣密分隔的、可借助壓差升降的加壓物。真空室被抽氣為真空，通過通氣和/或在真空室內未放置構件的部位加壓，使得加壓物壓向構件，由此被直接或間接地壓向構造為真空室的上側面或下側面的邊緣面，其中，過程熱被導入構件中，使得膠合劑層受熱從而軟化并且在加壓物的既定過程載荷的作用下達到其活化溫度而被活化。此外，構件在置入真空室后，首先通過加壓物加載約為既定過程載荷的2％至10％的微載荷，并且同時，構件維持在膠合劑層的活化溫度以下。之后將上述微載荷從該構件上移除，然后將構件加熱至膠合劑層的活化溫度且通過加壓物加載過程載荷。
文檔編號B32B37/12GK102529288SQ2011103460
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月4日 優先權日2010年11月30日
發明者諾伯特·達姆 申請人:羅伯特伯克爾有限公司