雷射在光伏行業中的應用:光伏背板玻璃雷射鑽孔技術

2021-01-08 全國能源信息平臺

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雙玻組件

圖1精密雷射鑽孔機整線系統

圖2雷射入射面/雷射出射面

拋光玻璃打孔/毛孔玻璃打孔

上孔倒角/下孔倒角/上孔圓弧倒角

倒角前/倒角後

雙玻組件自問世以來,便展現了其對抗嚴苛氣候條件和安裝暴力的「硬漢形象」,壽命長(30年壽命)、抗揍(不易產生電池隱裂紋)、PID衰減低,兼容雙玻組件生產成為新設計產線繞不開的考慮條件。

刺激雙玻組件需求增長的有利因素主要如下:

(一)在光伏行業對降低度電成本的不懈追求中,雙面發電技術成為市場主流:雙面PERC電池成為PERC產線標配,新型N型電池也主推雙面技術路線,例如Top-con雙面電池、HJT雙面電池;雙面技術對雙玻組件的推廣應用具有顯著的促進作用,但少部分雙面組件採用透明背板工藝;

(二)2019年6月,美國貿易代表辦公室(USTR)批准的201條款對雙玻組件和電池的關稅豁免,明顯推動了其它國家和地區對中國產雙玻組件的需求。

TestPV對2020年全球雙玻組件市場需求預計:3-4GW中國出口,5-6GW美國裝機,10GW國內裝機,5GW美國以外的海外市場供應,全部市場需求總額20-24GW。

雙玻組件的背板玻璃鑽孔技術非常關鍵,目前主要有機械法和雷射法,兩種技術對比如下:

● 投入費用方面:機械鑽孔固定投資低,但後期維護成本大,主要是因為需要更換易耗品玻璃鑽頭,另外機械法需要冷卻水噴淋和收集裝置;

● 加工孔類型和大小:目前加工需求有圓孔、方孔、腰形孔等異形孔,孔徑3-30mm,雷射鑽孔均可自由組合切換;

● 加工良率:2.5mm厚度玻璃加工良率方面,雷射法鑽孔高於機械鑽孔5%左右;光伏玻璃未來發展趨勢為輕薄,市場已經在推廣1.6mm-2.0mm的玻璃,採用機械鑽孔的良品率會大幅下降,所以光伏玻璃廠商幾乎都在尋求雷射打孔解決方案;

● 加工品質和加工精度:雷射加工具備無錐度孔,孔內壁乾淨、基本無粉塵殘留、損傷低等優點,崩邊指標明顯優於機械鑽孔,可開發缺陷檢測功能;另外雷射鑽孔法精度高。

通過以上機械法和雷射法的多方面對比,顯然雷射加工技術是雙玻組件背板玻璃鑽孔的主要發展趨勢。大族光伏裝備專注於光伏行業的雷射精密加工技術開發及研究,針對光伏玻璃精密雷射鑽孔技術研發出整線系統。

(圖1)該整線系統設備包含加速段、旋轉定位、雷射鑽孔、玻璃圓孔倒角、旋轉 、減速段等,可採用橫豎兩種方式進料;設備可實現高精度、高效率、低成本的連續生產;雷射鑽孔機擁有三頭切割工位,可實現孔位置精度達±0.5mm,孔位誤差穩定在±0.5mm,崩邊小於或等於0.3mm,三孔雷射鑽孔加工時間(φ2.0mm)小於7s。

(圖2)是以50X放大觀察最大崩邊。雷射鑽孔未形成錐度孔、孔內壁乾淨、基本無粉塵殘留,其中雷射出射面孔崩邊在50μm左右,雷射入射面孔崩邊小於200μm。

雷射鑽孔法精度高、汙染低,可以提高產品良率。雷射鑽孔完成後,進入倒角程序,倒角機對雷射切割後的玻璃圓孔進行倒角加工。倒角機採用CCD系統進行精度為±0.01mm的定位,利用定製集成系統補圓弧倒角,可實現玻璃上下表面同時作業;全幅面內任意孔均可倒角,倒角效率高達0.2s/孔,倒角尺寸C為 0.2-0.5mm;設備的運行成本低,穩定性可靠。

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