Trách nhiệm biên tập đối với bài viết này thuộc về Wuhan Ooi Photoelectric Technology Co., Ltd. Được viết và kiểm duyệt bởi đội ngũ biên tập Ooitech. Xem chính sách biên tập của chúng tôi để biết cách chúng tôi viết, nơi sử dụng các công cụ AI và cách yêu cầu chỉnh sửa.
Hàm lượng gel: Con số quyết định cửa sổ ép laminate của bạn
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Hàm lượng gel là phần chất đóng gói không bị hòa tan, và đây là phép đo thường quy duy nhất cho biết phản ứng liên kết chéo có thực sự diễn ra bên trong tấm laminate của bạn hay không. Các cửa sổ thông thường là 80 đến 95 % đối với EVA và 70 đến 95 % đối với EPE, và cả hai đầu của những cửa sổ đó đều là các dạng hỏng hóc chứ không phải là biên an toàn. Quá thấp sẽ để lại peroxide chưa phản ứng và các sản phẩm phụ của nó bị niêm kín bên trong module. Quá cao sẽ làm màng trở nên giòn và chuyển hỏng hóc sang bề mặt tiếp giáp. Hai chi tiết quyết định ý nghĩa của con số. Phép thử được chạy trên một mẫu coupon được ép laminate bằng chính công thức của bạn, vì vậy nó đo quy trình của bạn cũng nhiều như đo vật liệu. Và các phương pháp chiết quốc gia và quốc tế khác nhau về thời gian chiết, đủ để đẩy một kết quả vượt qua ranh giới chấp nhận ở mức đóng rắn thấp, nơi một phần thị trường EPE đang nằm.
Một kết quả hàm lượng gel đạt trong báo cáo của nhà cung cấp và không đạt trong phòng thí nghiệm của chính bạn thường không phải là mâu thuẫn. Đó là hai phép thử khác nhau, trên hai tấm laminate khác nhau, được đọc theo một ranh giới chấp nhận.
Con số thực sự đo cái gì
Trước khi ép laminate, chất đóng gói là một polymer mạch thẳng. Trong máy ép laminate, peroxide trong công thức phân hủy thành các gốc tự do, các gốc này tách hydro khỏi các chuỗi lân cận, và các chuỗi liên kết thành một mạng lưới ba chiều. Một mạng lưới như vậy không còn hòa tan nữa. Nó trương lên, và phần vẫn còn hòa tan sẽ đi vào dung môi.
Hàm lượng gel là phần khối lượng còn lại. Định nghĩa đó mang theo một hệ quả thường bị lãng quên trong các tranh luận về chấp nhận: con số là một tỷ lệ, không phải một mô tả. Chín mươi phần trăm nghĩa là mười phần trăm của màng vẫn còn mạch thẳng, vẫn có thể chảy ở nhiệt độ cao, vẫn có thể di chuyển. Hai màng cùng đọc 90 có thể hành xử khác nhau nếu mười phần trăm đó phân bố đều trong màng này và tập trung ở một bề mặt trong màng kia.
Phép thử, như nó thực sự được chạy
Phương pháp chiết bằng xylene đã được tiêu chuẩn hóa và đáng để đi qua từng bước, vì ba bước của nó quyết định kết quả nhiều hơn cả vật liệu.
Hai tấm được xếp chồng, thường khoảng 200 x 200 mm, với màng chống dính ở trên và dưới để màng đã đóng rắn có thể được bóc ra sau đó. Tấm kẹp được ép laminate theo công thức dùng trên dây chuyền sản xuất, không phải theo một công thức chung, rồi được làm nguội. Màng đã đóng rắn được lấy ra, cắt thành các hạt nhỏ hơn 3 x 3 mm, và 0,5 g ± 0,05 g được cân vào một túi thép không gỉ 120 mesh. Ba mẫu thử được chuẩn bị cho mỗi mẫu.
Túi được làm sạch, sấy khô và cân khi rỗng là W1, cân cùng với các hạt là W2, được hàn kín, và được chiết trong xylene sôi theo quy trình trong GB/T 29848. Sau khi chiết, túi được sấy ở 140 °C đến khối lượng không đổi, làm nguội trong bình hút ẩm 30 phút, và cân là W3. Hàm lượng gel là (W3 − W1) / (W2 − W1), tính theo phần trăm, lấy trung bình trên ba mẫu thử.
- Công thức của coupon. Một coupon được đóng rắn ở nhiệt độ hoặc thời gian lưu khác với dây chuyền sẽ cho bạn biết về phòng thí nghiệm, chứ không phải về sản phẩm.
- Kích thước hạt. Hạt thô có ít bề mặt tiếp xúc với dung môi hơn và cho kết quả cao.
- Sấy đến khối lượng không đổi. Dung môi còn sót lại làm tăng khối lượng và đẩy kết quả lên cao. Đây là lỗi dễ mắc nhất và khó nhận ra nhất, vì con số trông có vẻ hợp lý.
Hai phía của cửa sổ, và dạng hỏng hóc mà mỗi phía tạo ra
Các cửa sổ chấp nhận thường được dùng là 80 đến 95 % đối với EVA và 70 đến 95 % đối với EPE. Bảng này là phần đáng để dán lên tường, vì hai dấu hiệu hỏng hóc chồng lấn ở đúng chỗ mà người ta thường nhìn vào.
| Những gì bạn đo | Dưới cửa sổ | Trên cửa sổ |
|---|---|---|
| Độ bền kéo | Thấp hơn | Cao hơn, rồi giảm khi mạng lưới trở nên giòn |
| Khả năng chống xé rách | Thấp hơn và không ổn định | Thấp hơn: màng bị nứt thay vì giãn ra |
| Độ bám dính với kính và tấm lưng | Không ổn định, và nó trôi dạt trong quá trình lão hóa | Thấp hơn, và nó hỏng ở bề mặt tiếp giáp thay vì trong màng |
| Bọt khí sau khi ép laminate | Phổ biến | Ít phổ biến khi ép laminate, phổ biến hơn ngoài hiện trường |
| Bong tách lớp | Muộn, sau phép thử nóng ẩm | Sớm, ở các mép và quanh thanh cái |
| Những gì còn lại bên trong module | Peroxide chưa phản ứng và các sản phẩm phân hủy có tính axit | Các chất bay hơi từ phản ứng quá mức |
Cửa sổ hàm lượng gel cho EVA và EPE, với dạng hỏng hóc ở mỗi phía. Con số đến từ một coupon được đóng rắn trên bàn ép của chính bạn, không phải từ cuộn.
Cả hai đầu đều tạo ra bong tách, đó là lý do tại sao chỉ riêng bong tách không thể cho bạn biết bạn đã rơi ra khỏi phía nào của cửa sổ. Bạn cần con số, và bạn cần biết cái gì còn lại trong màng.
Quá thấp: dạng hỏng hóc vẫn tiếp tục hoạt động sau khi ép laminate
Hàm lượng gel thấp nghĩa là peroxide chưa được tiêu thụ hết. Một phần trong đó là vấn đề cơ học, thấy ngay qua độ bền kéo và khả năng chống xé rách thấp hơn, và qua độ bám dính đọc có vẻ chấp nhận được trong ngày hôm đó rồi trôi dạt về sau. Phần còn lại là hóa học, và đây là phần gây tốn kém module.
Chất liên kết chéo còn dư và các sản phẩm phân hủy của nó vẫn bị niêm kín bên trong một tấm laminate mà không ai sẽ mở ra trong hai mươi lăm năm. Ở nhiệt độ vận hành, chúng có thể giải phóng các chất có tính axit, và những chất này đang tìm đúng những vật liệu dẫn điện: bề mặt dải ribbon và lưới bạc. Kết quả thể hiện dưới dạng điện trở nối tiếp tăng chậm, chứ không phải một khuyết tật rõ ràng, đó là lý do tại sao một lô đóng rắn kém có thể vượt qua kiểm tra cuối cùng và không đạt phép thử nóng ẩm.
Đây cũng là một trong những con đường dẫn đến các bọt khí bị đổ lỗi cho máy ép laminate. Khi quá trình đóng rắn không hoàn toàn, màng tiếp tục chảy và giải phóng các chất bay hơi sau khi chu trình được cho là đã kết thúc, và các lỗ rỗng xuất hiện ở nơi màng mỏng nhất, tức là dọc theo hàng ribbon. Không phải mọi bọt khí trong laminate đều là lỗi của chất đóng gói, nhưng đủ nhiều trong số đó là như vậy đến mức hồ sơ đóng rắn cần được đặt cạnh bản đồ bọt khí.
Quá cao: giòn, và độ bám dính thất bại tại bề mặt tiếp giáp
Lão hóa quá mức là hướng mà người vận hành có xu hướng trôi về, vì nhiều nhiệt hơn và nhiều thời gian hơn có cảm giác như bảo hiểm. Cơ chế lại đi ngược lại. Một mạng lưới dày đặc hơn có ít khả năng thư giãn hơn, do đó khả năng chống rách giảm và màng hoạt động như một tấm cao su mỏng đã mất tính đàn hồi. Độ bám dính cũng yếu đi, và nó yếu đi tại bề mặt tiếp giáp chứ không phải bên trong màng, đó là chế độ thất bại xuất hiện dưới dạng bong tróc ở mép mô-đun và tách lớp xung quanh thanh cái. Trong EPE, tình trạng lão hóa quá mức tương tự xuất hiện trước tiên dọc theo dải ribbon của cell, nơi các lỗ rỗng hình dạng đường bám theo hình dạng của mối nối thay vì theo mô hình của chu trình chân không.
Có một chi phí thứ hai hoàn toàn không xuất hiện trong con số hàm lượng gel. Một mạng lưới cứng hơn chảy ít hơn trong cùng thời gian lưu, do đó việc lấp đầy khe hở xung quanh một ribbon và bậc thềm ở mép cell trở nên phụ thuộc nhiều hơn vào thời gian chân không và vào độ dốc áp suất. Lão hóa và dòng chảy đang được đánh đổi lẫn nhau, và sự đánh đổi này vô hình trừ khi cả hai đều được đo.
Khi cân bằng giữa lão hóa và dòng chảy, chúng tôi phân chia thời gian chân không theo giai đoạn và điều chỉnh độ dốc áp suất buồng để màng lấp đầy xung quanh bậc thềm ribbon trước khi liên kết ngang làm cho mạng polymer trở nên cứng.
Tại sao con số của nhà cung cấp và con số của bạn không khớp nhau
Có hai điều khác nhau giữa báo cáo trong hồ sơ chất lượng và mẫu thử trong phòng thí nghiệm của bạn, và chỉ một trong số đó là vật liệu.
Thứ nhất là công thức mẫu thử, đã được đề cập. Thứ hai là phương pháp. GB/T 29848 và IEC 62788-1-6 đều xác định mức độ lão hóa bằng phương pháp chiết, và chúng khác nhau về thời gian chiết. Công trình được công bố trên EPJ Photovoltaics năm 2024 đã so sánh hai phương pháp và phát hiện phương pháp quốc gia cho kết quả cao hơn, với khoảng cách lớn nhất ở mức lão hóa thấp. Điều đó quan trọng vì một phần thị trường EPE có đường chấp nhận nằm trong vùng mà hai phương pháp không đồng ý với nhau. Một màng có thể đạt tiêu chuẩn này và không đạt tiêu chuẩn kia ở cùng mức độ lão hóa, và không phòng thí nghiệm nào sai.
DSC trả lời một câu hỏi khác
Nó trả lời một câu hỏi khác. DSC đo nhiệt lượng phản ứng còn lại, tức là lượng liên kết ngang vẫn còn có thể xảy ra, chứ không phải lượng mạng lưới đã tồn tại. Nó nhanh, chỉ cần vài miligam, và theo dõi xu hướng quy trình rất tốt. Nó cũng không thể so sánh với một đặc tính hàm lượng gel, vì hai con số không phải là cùng một đại lượng.
| Phương pháp | Những gì nó báo cáo | Sử dụng tốt nhất cho | Nơi nó gây hiểu lầm |
|---|---|---|---|
| Chiết xylene, GB/T 29848 | Phần khối lượng không tan sau một quá trình chiết xác định | Chấp nhận theo đặc tính hàm lượng gel | Nhạy cảm với kích thước hạt và sấy khô; thời gian chiết khác với phương pháp IEC |
| Chiết xylene, IEC 62788-1-6 | Cùng một đại lượng bằng một quy trình khác | Thỏa thuận cung ứng xuyên biên giới | Cho kết quả thấp hơn phương pháp quốc gia ở cùng mức lão hóa |
| Nhiệt lượng phản ứng còn lại của DSC | Liên kết ngang vẫn còn có thể xảy ra | Theo dõi xu hướng quy trình, sàng lọc đầu vào, nghiên cứu lão hóa | Không thể so sánh với phần trăm hàm lượng gel |
Nơi con số thực sự được thiết lập
Ba đòn bẩy thuộc về nhà sản xuất màng: công thức, nghĩa là peroxide và chất đồng trợ giúp mang lại hiệu quả liên kết ngang; việc phối trộn và hấp thụ các phụ gia lỏng vào hạt; và quá trình đùn, phải giữ dưới nhiệt độ mà peroxide bắt đầu phân hủy, nếu không màng sẽ đến nơi đã lão hóa một phần.
Ba đòn bẩy thuộc về dây chuyền mô-đun: nhiệt độ thực tế của tấm laminate, thời gian lưu ở nhiệt độ đó, và độ đồng đều của cả hai trên khắp bàn ép. Trong ba yếu tố đó, độ đồng đều là yếu tố ẩn giấu. Một bàn ép nóng hơn vài độ gần ống góp so với mép xa sẽ tạo ra hai hàm lượng gel khác nhau trong một mô-đun, và mẫu thử bạn lấy từ giữa sẽ lấy trung bình chúng thành đạt.
Để loại bỏ sự biến thiên nhiệt độ trên khắp bàn ép, chúng tôi cấu hình các mạch gia nhiệt đa vùng và xác minh độ đồng đều bề mặt để tấm laminate trải qua thời gian lưu nhiệt giống hệt nhau từ ống góp đến các mép ngoài.
Nhiệt độ quan trọng là nhiệt độ của tấm laminate, không phải điểm đặt. Cửa sổ EVA là cách thực tế để thấy điều này: các cặp nhiệt điện đặt trên kính và trên mặt phẳng cell, đọc đối chiếu với một chuỗi hàm lượng gel từ các mẫu thử được lão hóa ở cùng điều kiện, cho bạn một cửa sổ quy trình trong một buổi chiều. Một bảng công thức sao chép từ nhà cung cấp cho bạn một con số tình cờ hoạt động được trong máy của người khác. Phần còn lại của chu trình, bao gồm cách phân chia chân không theo giai đoạn, được mô tả trong quy trình tạo laminate .
Mẫu thử là đặc tính kỹ thuật
Một đặc tính kỹ thuật ghi 80 đến 95 % mà không nêu rõ công thức mẫu thử và phương pháp thì không thể thực thi, vì cả hai bên đều có thể trung thực và không đồng ý với nhau. Hãy ghi ba điều vào đó: công thức tạo laminate cho mẫu thử, bao gồm nhiệt độ bàn ép và thời gian lưu; tiêu chuẩn và thời gian chiết được sử dụng; và vị trí lấy mẫu, vì mép và tâm của một mô-đun kích thước đầy đủ không phải là cùng một tấm laminate.
Điều thứ tư đáng ghi vào là phân bố chứ không phải giá trị trung bình. Một nhà cung cấp báo cáo 88 % với khoảng từ 86 đến 90 trên khắp chiều rộng cuộn là một nhà cung cấp khác với một nhà cung cấp báo cáo 88 % với khoảng từ 79 đến 96, mặc dù bài kiểm tra chấp nhận đều đạt cả hai.
Khi nó thất bại trên dây chuyền, hãy xem theo thứ tự này
- Phương pháp. Chạy lại cùng một mẫu thử hai lần trước khi bạn chạm vào quy trình. Kích thước hạt và thời gian sấy khô gây ra nhiều sự không đồng ý hơn hầu hết các cuộc điều tra giả định.
- Nhiệt độ tấm laminate. Đặt cặp nhiệt điện trên kính và trên mặt phẳng cell, không phải trên bề mặt bàn ép, và so sánh với công thức đã tạo ra các mẫu thử đạt.
- Độ đồng đều. Các mẫu thử từ đầu cấp liệu và đầu xả của cùng một bàn ép, được lão hóa trong cùng một chu trình.
- Chân không và thời gian lưu. Nếu lão hóa tốt ở tâm và thấp ở mép, vấn đề thường là truyền nhiệt dưới chân không kém chứ không phải hóa học.
- Công thức. Chỉ bây giờ. Tải lượng peroxide, đồng tác nhân, và tuổi cũng như thời gian lưu trữ của masterbatch chất liên kết ngang, vì peroxide mất hoạt tính trong quá trình lưu trữ và một lô tốt vào tháng Ba không còn giống lô đó vào tháng Chín.
Cần hỏi gì trước khi bạn ký vào bản đặc tả
Bốn câu hỏi phân biệt một nhà cung cấp dùng được với một nhà cung cấp chỉ đạt chuẩn. Con số này đến từ tiêu chuẩn nào và thời gian chiết xuất nào. Công thức mẫu coupon nào đã được dùng. Giá trị nhỏ nhất và lớn nhất trên toàn bộ chiều rộng cuộn và dọc theo chiều dài là bao nhiêu, không phải giá trị trung bình. Và với EPE, liệu tỷ lệ các lớp có thay đổi giữa mẫu đủ điều kiện và cuộn sản xuất hay không, vì cửa sổ dịch chuyển theo cấu trúc và việc đủ điều kiện chỉ có giá trị cho cấu trúc đã được thử nghiệm. Điểm cuối cùng đó cũng chính là logic của thay đổi bảng kê nguyên vật liệu trong các tiêu chuẩn module: bằng chứng gắn với cấu hình, không gắn với thương hiệu.
Những con số này đến từ đâu
Các cửa sổ chấp nhận từ 80 đến 95 % đối với EVA và 70 đến 95 % đối với EPE, các dấu hiệu hỏng ở cả hai phía, và quy trình chiết xuất với kích thước hạt, cỡ rây, nhiệt độ và các bước cân đều lấy từ bài viết nguồn mà bài này dựa trên, vốn là một ghi chú kỹ thuật tiếng Trung về liên kết ngang của chất bao phủ. So sánh giữa GB/T 29848 và IEC 62788-1-6 cũng đến từ cùng bài viết đó, trích dẫn công trình được công bố trên EPJ Photovoltaics năm 2024; chúng tôi chưa tái lập nghiên cứu đó. So sánh DSC là kiến thức phòng thí nghiệm tiêu chuẩn chứ không phải kết quả đo được ở đây.
Các phát biểu về độ đồng đều của bàn ép, vị trí coupon và lưu trữ peroxide là suy luận của chúng tôi từ hóa học polymer và từ cách máy ép hoạt động, không phải các phép đo chúng tôi đã thực hiện. Chúng tôi chưa tạo một loạt coupon cho bài viết này. Hãy coi thứ tự trong danh sách kiểm tra hỏng hóc như một cách để sử dụng một ca làm việc hiệu quả, không phải như một quy trình đã được xác nhận.
Hỏi: 90 phần trăm có phải là kết quả tốt không?
Nó nằm trong cả hai cửa sổ, nên nó đạt. Liệu nó có tốt hay không phụ thuộc vào phần còn lại của cuộn nằm ở đâu và mười phần trăm vẫn còn hòa tan đang làm gì. Một phân bố hẹp quanh 88 là một quy trình tốt hơn một phân bố rộng quanh 90.
Hỏi: Có thể đo hàm lượng gel trên một module đã hoàn thiện không?
Không thể bằng chiết xuất, vì màng đã được liên kết giữa kính và pin. Các nghiên cứu ở cấp module sử dụng mặt cắt ngang, DSC trên các mẫu cắt từ tấm laminate, hoặc các thử nghiệm độ bám dính sau lão hóa. Để chấp nhận, coupon là công cụ thực tế.
Hỏi: Tại sao cửa sổ EPE thấp hơn cửa sổ EVA?
Vì cấu trúc gồm ba lớp, và lõi POE liên kết ngang kém dễ dàng hơn lớp da EVA ở cùng nhiệt độ. Một đường chấp nhận đặt ở nơi EVA nằm sẽ loại bỏ EPE hoàn toàn tốt, nên cửa sổ được mở rộng xuống dưới để phù hợp với cấu trúc thay vì chỉ với nhựa.
Hỏi: Hàm lượng gel cao hơn có nghĩa là khả năng chống PID tốt hơn không?
Không. PID tuân theo độ linh động ion và điện trở suất của đường từ pin đến đất, phần lớn là vấn đề vật liệu và độ ẩm, và nó tuân theo điện áp hệ thống. Đóng rắn quá mức không cải thiện nó và có thể làm hại độ bám dính và việc niêm phong cạnh.
Hỏi: Bản đặc tả nên nêu tên phương pháp nào?
Phương pháp nào cũng được, miễn là nó nêu tên tiêu chuẩn, thời gian chiết xuất và công thức coupon, và miễn là cả hai phòng thí nghiệm dùng cùng một phương pháp. Chế độ hỏng cần tránh là báo cáo của nhà cung cấp theo một phương pháp và kiểm tra đầu vào theo phương pháp kia, với một cuộc tranh cãi ở giữa.
Hỏi: Nên thử bao nhiêu coupon?
Quy trình yêu cầu ba mẫu thử cho mỗi mẫu. Điều quan trọng hơn đối với một dây chuyền module là những mẫu nào: một từ mỗi đầu cuộn và một từ giữa, cộng thêm một từ mép bàn ép theo định kỳ thường lệ, là cách dùng coupon tốt hơn ba mẫu từ giữa một cuộn.
Hỏi: Định lượng màng có thay đổi cửa sổ không?
Nó thay đổi thời gian lưu cần thiết để đạt cùng mức đóng rắn. Đóng rắn là tích phân của nhiệt độ theo thời gian xuyên qua độ dày màng, nên một màng nặng hơn ở cùng công thức cho hàm lượng gel thấp hơn. Nếu bạn đủ điều kiện một nhà cung cấp ở 400 g/m² và mua ở 500, hãy đủ điều kiện lại cặp công thức và màng cùng nhau.
Hỏi: Nếu một dây chuyền chạy cả EVA và EPE trên một công thức thì sao?
Thì ít nhất một trong hai đang chạy ngoài cửa sổ của nó. Hai cấu trúc cần thời gian lưu khác nhau hoặc nhiệt độ bàn ép khác nhau để rơi vào cùng một chỗ, đó là lý do các đợt sản xuất hỗn hợp là nơi các vấn đề đóng rắn tập trung.
Suy nghĩ cuối cùng
Hàm lượng gel là một phép đo rẻ tiền trả lời một câu hỏi đắt giá: liệu phản ứng có hoàn tất bên trong tấm laminate này không. Nó chỉ trả lời được nếu coupon khớp với dây chuyền, nếu phương pháp khớp với bản đặc tả, và nếu bạn đọc cả hai mép của cửa sổ thay vì coi đóng rắn nhiều hơn là an toàn hơn. Con số không phải là một xếp hạng cho vật liệu. Nó là một phát biểu về chu trình đã tạo ra nó.
OOITech sản xuất buồng đơn và buồng đôi máy laminate tấm pin mặt trời với bàn ép gia nhiệt bằng dầu hoặc bằng điện được thiết kế để kiểm soát nhiệt độ đồng đều và áp suất chính xác. Hãy gửi cho chúng tôi bản vẽ, thông số kỹ thuật chồng lớp module, hoặc mẫu thử để đánh giá quy trình, và đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ giúp bạn xác định một cửa sổ ép laminate chính xác và có thể lặp lại.
