Không phải mọi bong bóng laminate đều do lỗi của màng bọc: Nguyên nhân thực sự đằng sau các bong bóng trên tấm pin mặt trời

Giới thiệu

Mỗi khi bọt khí xuất hiện trong mô-đun năng lượng mặt trời, mọi người thường vội đổ lỗi cho màng EVA/EPE. Nhưng không đơn giản như vậy.

Trong quá trình đóng gói mô-đun PV, bọt khí laminate là khuyết tật chất lượng phổ biến nhất và tái diễn dai dẳng nhất. Hầu hết những người trong ngành đều giữ quan điểm cố định rằng bọt khí laminate đều do chất lượng của chất kết dính EVA/EPE gây ra. Điều đó không đúng. Khuyết tật chất kết dính chỉ là một trong nhiều nguyên nhân. Khiếm khuyết nguyên liệu thô, thiết bị cán mỏng bất thường, sai sót trong thao tác của con người và môi trường nhà xưởng mất kiểm soát đều có thể gây ra các loại bọt khí laminate khác nhau.

Bọt khí trông giống như khuyết tật thẩm mỹ bề mặt, nhưng chúng liên tục ảnh hưởng đến sản lượng điện, độ ổn định lâu dài và tuổi thọ của mô-đun. Chúng là một trong những nguyên nhân tiềm ẩn cốt lõi gây ra suy thoái, tách lớp và hỏng hóc ngoài trời. Blog này xem xét phân loại bọt khí, nguyên nhân gốc rễ và thiệt hại về hiệu suất từ nhiều góc độ, cung cấp cho bạn cơ sở chính xác để tối ưu hóa quy trình và truy vết khuyết tật.

Các Loại Bọt Khí Laminate Mô-đun PV và Nguyên Nhân Của Chúng

Dựa trên hình dạng, sự phân bố và cơ chế hình thành bọt khí, bọt khí laminate được chia thành hai loại chính.

Bọt Khí Còn Sót Lại

Chúng chủ yếu xuất hiện ở các khe hở tế bào, khoảng cách giữa các dải, mép mô-đun và bốn góc. Chúng biểu hiện dưới dạng bọt khí nhỏ dày đặc, bọt khí dạng dải hoặc bọt khí dạng bông tuyết. Nguyên nhân cốt lõi là không khí giữa các lớp không được thoát ra hoàn toàn trong quá trình cán mỏng và quá trình khử khí chân không không hoàn chỉnh. Chúng là bọt khí vật lý còn sót lại, chủ yếu liên quan đến thông số thiết bị, quy trình vận hành và quy trình xếp lớp, với khiếm khuyết vật liệu chiếm tỷ lệ rất nhỏ. Những bọt khí này ban đầu nhỏ, rất khó phát hiện và vẫn có thể vượt qua tiêu chuẩn chất lượng của từng nhà máy. Trong sản xuất hàng loạt, chúng dễ bị bỏ qua, nhưng nguy cơ phình to sau này rất cao.

Phân tích chi tiết:

• Sự cố hệ thống chân không: Hiệu suất bơm chân không suy giảm, đường ống chân không bị rò rỉ, mức chân không không đủ, thời gian hút chân không quá ngắn hoặc tốc độ bơm không đủ đều không thể loại bỏ hoàn toàn không khí giữa các lớp. Đây là nguyên nhân chính gây ra bọt khí còn sót lại.

• Mất cân bằng nhiệt độ và áp suất: Gia nhiệt quá nhanh hoặc gia nhiệt sơ bộ quá cao làm cho bề mặt màng liên kết chéo và đóng rắn nhanh, giữ lại không khí và độ ẩm bên trong giữa các lớp, tạo thành bọt khí bọc. Áp suất ép không đủ hoặc thời gian giữ quá ngắn khiến màng không chảy và thấm ướt hoàn toàn, các khoảng trống giữa các lớp không thể bị ép ra, gây ra bọt khí rỗng diện rộng. Nhiệt độ tấm gia nhiệt không đều, chênh lệch nhiệt độ cục bộ lớn, làm cho màng đóng rắn với tốc độ không đồng đều và kích hoạt bọt khí cục bộ.

• Sự cố linh kiện và cơ khí: Tấm silicon bị lão hóa, biến dạng, nhăn, độ thoáng khí kém không thể tạo áp lực đều để đẩy không khí ra. Kích thước khung ép không khớp hoặc độ lệch chiều cao khiến các góc và cạnh liên kết kém. Bề mặt bàn không phẳng hoặc độ lệch truyền tải làm xê dịch lớp xếp chồng, tất cả dẫn đến thoát khí kém và bọt khí thường xuyên ở mép hoặc bọt tuyết ở góc.

Bọt khí thoát khí

Những bọt này chủ yếu xuất hiện trên bề mặt tế bào, xung quanh dây hàn và ở các khu vực cục bộ của mô-đun, chủ yếu là bọt khí lớn đơn lẻ hoặc bọt khí dày đặc cục bộ. Nguyên nhân cốt lõi là độ ẩm bên trong vật liệu (màng, kính, dây hàn, tế bào), chất bay hơi (chất trợ dung, v.v.) hoặc tạp chất còn sót lại trong vật liệu phụ trợ. Trong quá trình ép nhiệt độ cao, độ ẩm và tạp chất phân tử nhỏ bay hơi dưới tác dụng nhiệt và khí không thể thoát ra ngoài, do đó tụ lại thành bọt khí. Điều này chủ yếu liên quan đến chất lượng nguyên liệu thô, kiểm soát vật liệu phụ trợ và xử lý sơ bộ vật liệu. Vì vậy, cũng có nhiều nguyên nhân từ phía vật liệu — đừng chắc chắn rằng đó là màng mỗi khi xuất hiện bọt khí. Phân tích chi tiết:

• Yếu tố màng bọc: Màng EVA/EPE khá hút ẩm và là tác nhân vật liệu phổ biến. Bảo quản chống ẩm kém, tiếp xúc với không khí quá lâu sau khi mở, hoặc màng đã cắt không được sử dụng kịp thời sẽ hấp thụ nhiều độ ẩm từ không khí. Nếu mức độ liên kết chéo của màng không đạt tiêu chuẩn, công thức có nhiều tạp chất, hoặc chất lượng lô không ổn định, nó sẽ giải phóng các chất bay hơi phân tử nhỏ trong quá trình ép nhiệt độ cao. Một khi độ ẩm và chất bay hơi bay hơi và không thể thoát ra kịp thời, chúng tạo thành bọt khí dày đặc đồng đều giữa các lớp. Độ dày màng không đều hoặc liên kết nhăn cũng giữ lại không khí cục bộ và gián tiếp gây ra bọt khí.

• Yếu tố kính: Kính cường lực PV có thể mang vết bẩn, bụi hoặc dầu khó nhìn thấy, hoặc có thể không được làm khô hoàn toàn sau khi vệ sinh, để lại vết nước ở mép. Dưới nhiệt độ cán, hơi ẩm và dầu bay hơi tạo thành bong bóng cục bộ tại bề mặt tiếp xúc kính-màng. Độ phẳng của kính không đạt hoặc viền cạnh bất thường khiến liên kết lỏng lẻo sau khi xếp lớp, không khí ở mép không thể thoát ra và tạo thành bong bóng mép kéo dài.

• Yếu tố dây hàn và chất trợ hàn: Đây là nguyên nhân gây bong bóng dễ bị bỏ qua. Bề mặt dây hàn bị oxy hóa, lớp phủ không đều hoặc còn dầu mỡ để lại khoảng trống tại bề mặt tiếp xúc dây-màng sau khi hàn. Chất trợ hàn phun quá nhiều, hoặc chất trợ hàn không bay hơi và khô hoàn toàn sau khi hàn, để lại cặn hữu cơ bay hơi nhanh dưới nhiệt độ cán, tạo thành bong bóng dạng dải hoặc chấm ở cả hai bên dây hàn và xung quanh đường dẫn điện của cell. Đây là nguyên nhân cốt lõi gây bong bóng ở khu vực dây hàn.

• Yếu tố cell: Cell được làm sạch kém có thể mang cặn hóa chất, bụi và hạt từ các bước khắc và khuếch tán. Cell được lưu trữ ẩm hoặc có ngưng tụ bề mặt sẽ khiến tạp chất phân hủy và hơi ẩm bay hơi dưới nhiệt độ cán, tạo thành bong bóng rải rác trên bề mặt cell. Vết nứt nhỏ hoặc hư hỏng bề mặt cell cũng để lại khoảng trống liên kết cục bộ và giữ không khí.

Ngoài Thiết bị, Quy trình và Vật liệu: Người vận hành và Môi trường

Ngoài thiết bị, quy trình và vật liệu, lỗi thao tác của con người và môi trường nhà xưởng cũng có thể gây ra khuyết tật bong bóng.

• Thao tác không đạt chuẩn của con người gây ra bong bóng ngẫu nhiên, không đều; các khuyết tật lẻ tẻ trong một mẻ chủ yếu đến từ yếu tố con người. Trong quá trình xếp lớp, việc đặt lệch khi xếp kính, màng, cell và tấm nền bằng tay, cùng với việc màng bị kéo giãn, nhăn hoặc lệch vị trí, tạo ra không khí bị kẹt cục bộ. Chạm vào bề mặt vật liệu bằng tay trần để lại dấu vân tay, mồ hôi và dầu, bay hơi ở nhiệt độ cao thành bong bóng tại bề mặt tiếp xúc. Việc trải vật liệu phụ trợ hoặc sắp xếp dây hàn không đều để lại các điểm nhô lên và khu vực lơ lửng, trở thành khoảng trống liên kết sau khi cán. Người vận hành không tuân thủ nghiêm ngặt quy trình xử lý trước vật liệu — đưa màng ẩm hoặc dây hàn chưa khô vào sản xuất trực tiếp — cũng gây ra bong bóng.

• Môi trường nhà xưởng không được kiểm soát dễ dàng gây ra các vấn đề bong bóng hàng loạt và là nguyên nhân chính gây ra sự dao động chất lượng trong sản xuất hàng loạt. Độ sạch kém với quá nhiều bụi trong không khí và các hạt lắng đọng trên vật liệu tạo thành một lớp cách ly, gây ra hiện tượng thấm ướt màng kém và bong bóng vi mô. Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm thất bại — với độ ẩm cao — làm cho tất cả các vật liệu tiếp xúc hút ẩm nhanh chóng, làm tăng mạnh tỷ lệ bong bóng do thoát khí. Luồng không khí hỗn loạn và các cửa thoát khí thổi thẳng vào bàn làm việc gây ra sự ngưng tụ nhanh và bụi trên bề mặt vật liệu, trong khi sự dao động nhiệt độ lớn làm giảm độ chính xác của quá trình xếp lớp và độ ổn định của quá trình tiền xử lý màng. Ngoài ra, bong bóng từ mẫu côn trùng — gián, muỗi, ruồi — cũng thường gặp, do 5S kém.

Thiệt hại không chỉ về ngoại quan: Độ tin cậy và an toàn cũng bị ảnh hưởng

Bong bóng laminate ảnh hưởng nhiều hơn đến ngoại quan của mô-đun — chúng ảnh hưởng đến độ tin cậy và an toàn.

Ngoại quan: Loại trực tiếp, giảm năng suất

Bong bóng phá vỡ vẻ ngoài phẳng, đồng đều của bề mặt mô-đun và tạo thành một khuyết tật thẩm mỹ có thể nhìn thấy. Đây là một hạng mục lỗi chính trong kiểm tra đầu tiên. Theo tiêu chuẩn kiểm tra mô-đun PV, khi số lượng, kích thước hoặc vị trí của bong bóng vượt quá thông số kỹ thuật, mô-đun bị đánh giá trực tiếp là loại bỏ do thẩm mỹ và không thể xuất xưởng. Điều đó có nghĩa là tổn thất do phế phẩm và làm lại, và năng suất và hiệu quả của dây chuyền giảm. Bong bóng không đều cũng làm cho ánh sáng bề mặt truyền qua không đồng đều, ảnh hưởng đến tính nhất quán của sản phẩm và nhận thức thị trường.

Hiệu suất: Sản lượng thấp hơn, suy giảm công suất nhanh hơn

Bong bóng về cơ bản là một khoang kín giữa các lớp, chứa không khí còn lại, độ ẩm hoặc khí thoát ra, và nó thay đổi cấu trúc quang học bên trong của mô-đun. Một mặt, vùng bong bóng khúc xạ, phản xạ và tán xạ ánh sáng, cắt giảm diện tích nhận ánh sáng hiệu quả của tế bào và làm giảm hiệu suất chuyển đổi quang điện — công suất ban đầu ra thấp. Mặt khác, trong vùng bong bóng, chất bao bọc không thể liên kết chặt chẽ với tế bào, kính và tấm nền, do đó dẫn nhiệt giảm mạnh, nhiệt cục bộ tích tụ trong quá trình vận hành và tạo ra nguy cơ điểm nóng. Trong quá trình chạy dài hạn, các điểm nóng tiếp tục làm cháy các tế bào, gây ra các vết nứt vi mô và suy thoái tăng tốc, do đó tổn thất công suất hàng năm vượt xa giá trị tiêu chuẩn và tuổi thọ phát điện hiệu quả giảm đi rất nhiều.

Độ tin cậy: Lỗi bao bọc và nguy cơ an toàn

Đây là hư hại cốt lõi và nguy hiểm nhất từ bọt khí laminate. Các tấm pin hoạt động ngoài trời trong nhiều năm qua nắng nóng, lạnh giá, mưa, tuyết, gió, cát và tia UV. Sự chênh lệch nhiệt độ ngày-đêm và theo mùa khiến khí bên trong bọt khí giãn nở và co lại liên tục, không ngừng kéo căng bề mặt liên kết giữa các lớp. Dưới áp lực kéo dài, các bọt khí nhỏ dần phát triển và hợp nhất, cuối cùng gây ra hiện tượng tách lớp và bong tróc giữa màng và kính, tế bào quang điện và tấm nền. Một khi đã tách lớp, độ kín của tấm pin hoàn toàn bị phá vỡ, hơi ẩm, độ ẩm và các chất ăn mòn liên tục thấm vào, dẫn đến oxy hóa dây dẫn, ăn mòn tế bào, suy thoái PID, nấm mốc và đen hóa. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó gây ra sụt giảm cách điện, rò rỉ hoặc đoản mạch — các sự cố an toàn làm ảnh hưởng đến sự ổn định sản xuất của nhà máy, tăng chi phí vận hành và bảo trì, và mang lại rủi ro tai nạn an toàn nhà máy, làm giảm nghiêm trọng cam kết tuổi thọ 25 năm.

Quan điểm của Ooitech

Bọt khí hiếm khi xuất phát từ một nguyên nhân duy nhất, và đó chính là lý do tại sao việc coi chúng là "vấn đề của chất kết dính" lại khiến bạn mất thời gian truy tìm sai lô màng. Từ các dây chuyền chúng tôi cung cấp, quy luật được giữ nguyên: bọt khí còn lại bắt nguồn từ chân không, áp suất và quá trình xếp lớp, trong khi bọt khí thoát khí bắt nguồn từ việc kiểm soát độ ẩm và chất trợ dung — vì vậy một công thức laminator ổn định cùng với quy trình tiền xử lý và 5S kỷ luật thường khắc phục được nhiều hơn so với việc thay màng. Nếu bạn muốn xem cách xả khí đúng cách, giữ áp suất và căn chỉnh xếp lớp diễn ra trên dây chuyền sản xuất thực tế, các video hướng dẫn trên kênh YouTube của chúng tôi www.youtube.com/ooitech đáng để xem. Hãy làm đúng quy trình trước, sau đó màng sẽ được thử nghiệm công bằng.