Proceso de producción de paneles solares: Laminación
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Proceso de producción de paneles solares: Laminación
Hoy analizamos uno de los procesos clave en la fabricación de módulos solares: laminación.
En una línea de producción de módulos fotovoltaicos, la laminación no es solo un paso de calentamiento. Es uno de los procesos más importantes que determina el rendimiento final, la confiabilidad, la apariencia y la vida útil del panel solar terminado. Mediante temperatura, vacío y presión controlados, las células solares, el vidrio, el encapsulante EVA o POE, la lámina posterior y otros materiales se unen en un módulo integrado sólido.
Un buen proceso de laminación ayuda a mejorar la producción de energía a largo plazo y protege el módulo de la humedad, el estrés mecánico, los ciclos térmicos y las condiciones climáticas exteriores. Si la laminación no está bien controlada, pueden aparecer problemas como burbujas, mala adhesión, grietas en las células, defectos en los bordes o baja reticulación del encapsulante.
Principio de funcionamiento de un laminador de módulos solares
Un laminador de paneles solares típico se compone principalmente de las siguientes partes:
| Parte principal | Función |
|---|---|
| Placa inferior / Placa calefactora | Una superficie de calentamiento plana. Generalmente se calienta mediante aceite a alta temperatura o varillas calefactoras eléctricas para alcanzar la temperatura de proceso requerida. |
| Cubierta superior | Equipada con una membrana de silicona, anillo de sellado y componentes relacionados. Se mueve hacia abajo para cerrar la cámara y aplica presión a través de la membrana. |
| Cámara superior | El espacio entre la cubierta superior y la membrana de silicona. |
| Cámara inferior | El espacio entre la placa calefactora y la cubierta superior después del cierre. |
| Bomba de Vacío | Se utiliza para evacuar la cámara superior o inferior y eliminar el aire del apilamiento del módulo. |
| Bomba de Aire / Sistema de Inflado | Se utiliza para inflar la cámara superior o inferior y aplicar presión durante el laminado. |
Después de entender estas partes principales, podemos ver cómo funciona la laminadora paso a paso.
Paso 1: Cierre de la Tapa
Después de que el módulo ingresa a la laminadora, la tapa superior se mueve hacia abajo bajo la fuerza de los cilindros hidráulicos. Cuando alcanza la posición correcta, el anillo de sellado de la tapa superior contacta firmemente con la placa inferior, creando un espacio sellado. Este espacio sellado es la cámara inferior.
El dibujo puede parecer simple, pero ayuda a explicar la estructura básica claramente.
Paso 2: Vacío en la Cámara Inferior
La bomba de vacío comienza a evacuar la cámara. En muchos entornos de producción, el proceso de vacío dura alrededor de 6 minutos, aunque el tiempo exacto depende del tipo de módulo, material encapsulante, diseño de la laminadora y receta del proceso.
Durante el vacío, la placa inferior ya está caliente. Una vez que el módulo ingresa a la laminadora, se calienta continuamente hasta que se aproxima a la temperatura establecida de la placa calefactora. En esta etapa de calentamiento, la película encapsulante comienza a fundirse, cambiando de estado sólido a estado fluido.
El entorno de vacío permite que el aire y los gases volátiles dentro del encapsulante fundido y el apilamiento del módulo escapen. Esto es muy importante. Si el gas atrapado no se elimina antes de que el encapsulante comience a curar, pueden quedar burbujas dentro del módulo después del laminado.
Paso 3: Inflado de la Cámara Superior y Presión de Laminado
Después del vacío, se infla la cámara superior. La membrana de silicona es un material flexible, por lo que se expande y deforma bajo la presión del aire. Luego presiona firmemente contra la superficie del módulo y aplica presión uniforme.
Esta presión ayuda a forzar la salida de las burbujas restantes del módulo. Al mismo tiempo, la combinación de calor y presión hace que el encapsulante fluido comience a curar y entrecruzar. El encapsulante cambia gradualmente de un estado líquido a una capa de unión sólida estable.
Este esquema muestra que después del inflado, la membrana de silicona se ajusta firmemente al módulo. También ayuda a evitar que el encapsulante fundido sea exprimido excesivamente bajo presión.
Paso 4: Mantenimiento de Presión y Curado
Cuando la cámara superior alcanza la presión requerida, la laminadora mantiene esta presión durante un cierto período de tiempo. Durante este período de mantenimiento, el encapsulante continúa reticulándose hasta alcanzar el grado de reticulación requerido.
Una vez completado el proceso, la cámara inferior se infla para liberar el estado de vacío. Al mismo tiempo, la cámara superior se evacúa para liberar presión. Luego, la cubierta superior se separa de la placa inferior y el módulo se traslada a la cámara de enfriamiento antes de la descarga.
Este esquema de un sitio web da una idea general del flujo del proceso.
Notas importantes del proceso
Se requiere tela antiadherente
El módulo no entra en contacto directo con la membrana de silicona ni con la placa calefactora. Se coloca una capa de tela antiadherente entre ellos. Su función principal es evitar que el EVA fundido u otro encapsulante se adhiera a la placa calefactora o a la membrana de silicona.
Las laminadoras modernas suelen utilizar tres cámaras de trabajo
La mayoría de las laminadoras modernas de módulos fotovoltaicos están diseñadas con tres cámaras de trabajo, y cada cámara tiene un propósito de proceso diferente.
| Etapa | Propósito Principal | Característica típica del proceso |
|---|---|---|
| Primera etapa | Fundir encapsulante y eliminar burbujas de aire | Temperatura más baja, vacío y presión más pequeña. Generalmente alrededor de 120°C dependiendo del material y la receta. |
| Segunda etapa | Reticulación del encapsulante y unión final | Temperatura más alta y presión más alta. Generalmente alrededor de 140°C dependiendo del material y la receta. |
| Tercera etapa | Enfriamiento y estabilización de forma | Vacío, presión muy pequeña y temperatura de placa baja alrededor de 20°C para enfriar el módulo. |
La razón de usar tres etapas es principalmente mejorar la eficiencia de producción y la estabilidad del proceso.
En la primera etapa, el objetivo principal es fundir el encapsulante y eliminar las burbujas de aire. La temperatura no debe ser demasiado alta y la presión no debe ser demasiado grande. Si el encapsulante comienza a reticularse demasiado pronto, las burbujas internas pueden no escapar adecuadamente y quedarán burbujas dentro del módulo terminado.
En la segunda etapa, el objetivo principal es el entrecruzamiento. La temperatura es más alta y la presión es mayor, lo que ayuda a acelerar la reacción de curado del encapsulante y mejorar el rendimiento de adhesión.
En la tercera etapa, el enfriamiento es la tarea principal. Solo se necesita una pequeña presión para reducir la deformación o flexión durante el enfriamiento.
Anomalías comunes en el proceso de laminación
| Defecto | Causas posibles |
|---|---|
| Burbujas en la superficie de la célula solar | Temperatura de primera etapa demasiado alta, entrecruzamiento del encapsulante antes de que escapen las burbujas, condición de vacío anormal, velocidad de vacío insuficiente o tiempo de vacío demasiado corto. |
| Burbujas tipo copo de nieve en los bordes o cuatro esquinas | La altura del marco de laminación puede ser inadecuada, o el tamaño del marco no coincide correctamente con el módulo. |
| Resistencia al pelado o grado de entrecruzamiento no calificado | Temperatura demasiado baja, presión demasiado pequeña, tiempo de mantenimiento demasiado corto o problema de calidad del encapsulante. |
| Grietas en las células después de la laminación | Presión de laminación demasiado alta, objetos extraños en el paño de alta temperatura o superficie del paño irregular. |
| Burbujas alrededor del área de las cintas | Problema de calidad del fundente, fundente no completamente seco o problemas de residuos relacionados con la soldadura. |
Para una calidad estable del módulo, las recetas de laminación no deben copiarse ciegamente de un producto a otro. Diferentes espesores de vidrio, tecnología de células, tipo de encapsulante, tamaño del módulo, estructura de la lámina posterior y velocidad de producción pueden requerir ajustes en la receta.
Opinión de Ooitech
Como proveedor de equipos, lo vemos así: la laminación es a menudo donde pequeñas desviaciones del proceso se convierten en problemas de calidad visibles, por lo que las fábricas deben tratar la receta de la laminadora como un parámetro de producción controlado, no solo como una configuración de la máquina. Para módulos de alta eficiencia como MBB, TOPCon, IBC o productos shingled, la presión uniforme, el rendimiento de vacío estable y las zonas de calentamiento correctas son especialmente importantes porque la estructura de la célula y el diseño de interconexión pueden ser más sensibles al estrés. Ooitech cree que una buena línea de módulos no solo se trata de comprar equipos, sino también de combinar capacitación en procesos, comportamiento de materiales y mantenimiento diario en un sistema de producción estable.
