在光伏制造领域中，高可靠性、高通用性、高发电量的组件，一直是市场的宠儿，同样也是无数光伏研发人员为之努力和奋斗的目标。
天合双玻组件
光伏建筑一体化(BIPV)
常规光伏组件是由玻璃、上层EVA、电池片、下层EVA、背板敷设而成，其结构示意图如图1所示。
图1 常规光伏组件结构示意图
双玻光伏组件是由上层玻璃、上层EVA、电池片、下层EVA、下层玻璃敷设而成，其结构示意图如图2所示。
图2 双玻光伏组件结构示意图
通过图1与图2的敷设示意图可看出，两种类型的光伏组件在组成结构上的较大差异在于背面材质的不同。
传统光伏组件的背面材质采用柔韧性较好的多层PET复合背板，使用铝边框进行固定和密封；而双玻光伏组件背面则采用压延钢化玻璃替代背板，根据实际需求决定是否加装边框。
PET复合背板
由于玻璃本身的特性与背板存在较大的差异，相比背板更薄更柔韧，玻璃的厚度较大和刚性较强的特性都给层压工序带来了新的问题。
在组件层压过程中，层压皮紧紧包裹在组件上，利用真空泵创造的真空环境使熔化的EVA中的气泡顺利排出。
常规光伏组件背板的柔性较好，在层压皮的作用下，EVA中的气泡在真空环境中可较为轻松地被挤压出；而双玻光伏组件在实际生产中，使用传统的工艺和参数却不能达到该效果，具体表现是层压后有气泡产生，这给目前光伏组件制造过程带来了新的问题和挑战。
光伏组件在制造过程中，不允许组件内有任何大小、形态和数量的气泡存在。
传统双玻光伏组件在生产过程中，层压工序未针对双玻光伏组件制定特殊的层压工艺，导致气泡频现，严重时甚至出现直径超过15mm、数量多达30个以上的情况发生，且一旦出现气泡，双玻光伏组件无法进行修复，导致双玻光伏组件在生产过程中良率很难保证。
传统光伏组件在层压过程中产生气泡的原因主要为原材料异常和设备异常。
原材料库存时间过长、材料发生老化或到货批次不合格、内部杂质较多时都易引起层压气泡的产生；而设备运行异常、抽真空能力不足等，也会引起气泡问题。
而双玻光伏组件产生气泡除了上述常规因素外，其固有的背面玻璃结构特性，在层压腔体内受到边缘过压和出腔冷却时背面玻璃弯曲应力的恢复，都可引起气泡问题。
在实际制造过程中，对上述双玻光伏组件非常规因素产生的气泡进行分析和研究发现，双玻光伏组件层压后边缘气泡可分为两种类型：残留气泡和析出气泡。
由于双玻光伏组件的厚度远高于常规光伏组件，在层压机内抽真空过程中，层压皮紧压玻璃四边，上层玻璃的边缘受力明显大于其他部位，结果导致上层玻璃受力不均而发生形变，边缘玻璃向下部变形，成“凸”形状态，导致EVA内部的空气不能及时排出而在上层玻璃边缘处聚集，形成残留气泡。
流程示意图见图3。
图3 双玻光伏组件残留气泡形成示意图
在层压过程中，由于双玻光伏组件背面玻璃四边压力过大，在层压腔体内形成四周低中部高的“凸”形状态；在开盖的过程中，由于EVA尚未完全固化，玻璃本身的弹性会使四周玻璃重新复原，这时，边缘玻璃将会回弹，在四周逐渐析出真空气泡。
流程示意图见图4。
图4 双玻光伏组件内析气泡形成示意图
前文重点介绍了双玻光伏组件气泡产生的主要原因是由工艺过程中组件边缘过压引起的受力不均导致。
层压时抽真空不完全导致的残留气泡和组件冷却时玻璃恢复造成的析出气泡，均会对双玻光伏组件的可靠性造成影响。
因此，应在基于双玻光伏组件可靠性设计的前提下，对其量产化工艺路线进行设计研究，从层压工装的设计进行实验，寻求解决量产双玻光伏组件层压气泡问题的工艺方法。
层压工装是在双玻光伏组件层压过程中，当上腔体充气时，为防止组件边缘受压不均或过大的辅助装置，如图5所示。
图5 双玻光伏组件层压辅助工装放置示意图
该工装与双玻光伏组件为左右水平关系放置，工装包围在双玻光伏组件四周。
在层压机的上硅胶板加压过程中，硅胶板的压力突变发生在工装四周，双玻光伏组件的边缘由于受到工装的保护，其受到的硅胶板的压力大小及方向基本与组件中心一致。
层压工装保证了双玻光伏组件层压时的表面受力均匀性。
但是，层压工装仅是双玻光伏组件层压无气泡的必要非充分条件，其本身的高度H与双玻光伏组件高度h，摆放时与组件边缘的距离D以及与层压压力之间同样存在一定的匹配关系，如图6所示。
图6 层压工装与双玻光伏组件横截面关系示意图
根据对层压工装与双玻光伏组件距离和高度差的研究发现，若要达到消除残留气泡和内析气泡，需选取合适规格的层压工装来匹配对应的双玻光伏组件，否则无论如何调试都不能达到彻底消除气泡的问题。
本文就双玻光伏组件层压工艺中所出现的边缘气泡问题，开展了层压工装几何参数与层压工艺参数关于双玻光伏组件层压气泡良率的匹配性
实验，探讨层压工装几何参数对应下的层压工艺窗口，得到结论如下：
1)当h>H时，不存在零气泡的层压工艺窗口。该情况下，层压工装不能起到避免双玻光伏组件边缘过压的作用。
2)当h=H时，气泡为零的层压工艺窗口随着工装与组件之间距离D的减小而增大，当D趋于零时，层压工艺窗口达到最大。在上述情况下，虽然可以寻找到大范围的层压工艺窗口，但是距离D的减小，会增加组件边缘胶膜与工装粘结后导致气泡无法排出的风险。
3)当h<H时，在2mm≤D≤10mm，可以得到相应的气泡为零的层压工艺窗口，但随着D的减小，对应窗口下的层压压力也会相应增大，存在导致电池片隐裂的风险。
综上所述，层压工装的厚度H应控制在高于组件高度h约2mm合适，组件边缘距层压工装的距离D控制在5～10mm时较为理想，如此情况下，双玻光伏组件的层压工艺窗口可以得到有效的控制，既可避免边缘气泡的产生，又不会出现因层压压力过大导致的电池片隐裂的现象。
来源：双玻光伏组件边缘气泡的成因及解决方法
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| 序号 | 演讲议题 | 演讲企业 |
| 1 | BIPV建筑光伏一体化组件用特性高分子材料 | 固德威 |
| 2 | 透明塑料替代玻璃用于柔性光伏组件前盖板 | 江苏中天科技 |
| 3 |
先进光伏背板的开发及应用 |
易昇光学 |
| 4 | 高分子材料替代金属用于光伏边框 | 浙江德毅隆 |
| 5 | 光伏用EVA产业分析 | 邀请中 |
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| 10 | 储能系统用高分子材料 | 邀请中 |
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14 |
光伏胶膜的加工设备及工艺 | 邀请中 |
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原文始发于微信公众号（光伏产业通）：双玻光伏组件边缘气泡的成因及解决方法
