使用管状压力部件的用于太阳能组件的层压机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及层压三明治型主体，所述三明治型主体优选地具有位于该三明治型主体中的诸如太阳能电池之类的电子组分，并且，具体而言，本发明涉及制造太阳能板和太阳能板自身以及用于进行层压诸如太阳能板之类的三明治型主体的工艺的生产设备和方法。
【背景技术】
[0002]本领域已知在层压机中制造三明治型主体和太阳能板。在层压过程中，通常由前部层(玻璃板)、密封剂层、活性组分、第二密封剂层和背层(另一玻璃板或背板)构成的堆叠物(称为预叠板)被压在一起，通常在真空下或在热的影响下将上述堆叠物压在一起。密封剂层由于热而融化，由此使预叠板形成一体结构。在层压过程中，密封剂经历物理和/或化学变化，冷却之后形成三明治型主体。本领域还已知使用双组分密封剂，其不需要加热固化。在这些情况下，仅需要真空，这样空气不会截留在组件内部。虽然额外的热量可加速固化过程。
[0003]三明治型主体、太阳能组件和预叠板是描述待层压的材料、最终产品和中间阶段的术语，并且可互换使用。
[0004]三明治型主体可不包含活性组件或可包含任何种类的活性组分，例如，太阳能电池(晶体，薄膜，等等)，如同在太阳能组件中包含太阳能电池(晶体，薄膜，等等)，或者，例如，引线。对于薄膜而言，活性组分通常施加于玻璃板。而且，可省略一个密封剂层(位于前部层和活性组分之间的密封剂层)。
[0005]在层压之前，使用载体材料(例如，形成前部层的玻璃板)在生产线中形成用于太阳能组件的预叠板。所述预叠板采用密封材料(例如，乙烯基醋酸乙烯酯聚合物(EVA))聚集在一起。在密封的顶部上具有诸如电池基质之类的活性组分。电池基质通常由电池串构成，所述电池串进而与交叉连接器(将单个串连接成一个曲折的串，串联连接所有电池的带状物)相互连接。在该组合物的顶部上放置有另一密封剂层，随后放置最终层，该最终层使预叠板结束并且随后形成组件。通常使用背板或第二玻璃板。请注意:EVA仅仅是一种类型的密封剂。其是热固性材料。使用的其他材料是例如，PVB(聚乙烯丁缩醛)，TPO(热聚烯烃)(这两者均是热塑性的)或者硅氧烷(热塑性或2-组分)。背板通常是含有PVF的箔片或第二玻璃板。可使用其他材料和层，例如，合并有绝缘性质或光学性质的其他材料和层。
[0006]如果使用双组分密封剂，那么可能不需要加热预叠板。材料可在真空下简单地挤压在一起。如果本发明的层压机用作例如多阶段层压过程的一部分，那么已挤压在一起的组件可在冷却或主动冷却时被简单地挤压(无需施加热量，在大气压力条件下)在一起。如果组件已被密封，例如采用丁基密封，或者所述组件被放置于真空袋中，那么可施加热量以活化/融化密封剂，同时将预叠板挤压在一起。无需施加真空。
[0007]本发明不限于层压的同时施加热量或真空。
[0008]真空条件下，低压力意味着从预叠板中的排出足够的空气(或任何其他气体)，这样，组件可合适地形成，例如，不截留气泡。
[0009]根据现有技术，可使用两个加热板将预叠板压在一起:一个加热板在预叠板之上，一个加热板在预叠板之下。中间部件可保护加热板，例如保护加热板不被弄脏。
[0010]包括权利要求1和权利要求15的前序部分的特征的并且被认为是最接近的现有技术的美国专利US4，080, 243公开了例如，具有两个加热板的层压机。一个加热板或两个加热板与充气柔性袋相连，用于使加热板彼此相向移动。预叠板放置于下层加热板的顶部上，并由此压在一起。所述充气袋较大并且笨重不易操作。因为这些袋子需要定期更换(它们在真空影响下、在真空腔室中释放的气体的影响下以及高温影响下会磨损)，操作应当尽可能地容易。此外，袋子较大，因此比较昂贵。这些袋子的缺陷在于:组件的边缘比中间部分压得更紧。而且，因为施加的压力在组件的整个表面上是恒定的并且边缘更容易被压紧(因为密封剂可从预叠板的旁边流走以及边缘区域仅仅从一侧支撑)，所以组件受到所谓的边缘压缩。本申请设想并体现了克服这些缺陷并获得进一步的优势的发明。
[0011]W02011089474公开了一种使用用于挤压预叠板的膜的层压机。所述膜如整个加热板那么大(需要很多材料)。更换所述膜的成本(停机时间和材料成本)非常高。此外，边缘压缩甚至将会是最严重的，因为，没有帮助所述膜保持平坦的上层加热板。
[0012]W02009/114189A2公开了具有在真空系统和压力板与台子之间的空间之间延伸的波纹管的层压机。这些波纹管不可充气，因为在其底部末端附近具有开口。它们仅沿着与其连接的平板移动。因此，该系统恰好具有两个加工腔室:一个位于压力板之上，一个位于压力板之下。根据该发明，设置三个这样的腔室以更好地控制待形成的层压板的压力。
[0013]US2012/0318856也公开了另一个两腔室层压机，其具有在壳体或盖子和压力板之间延伸的波纹管。该波纹管不充气，如该发明所提到的。
【发明内容】
[0014]本发明由独立权利要求列出并表征，同时，从属权利要求描述本发明的其他特征。
[0015]本发明的目的在于克服本领域已知的层压机和层压方法中的一些缺陷，更加具体而言，通过提供施加于层压板或三明治型主体上的更加可控的压力来克服现有技术中存在的太阳能组件层压方法、系统和生产设备中的一些缺陷。
[0016]本文描述了用于层压三明治型主体、预叠板的或用于将三明治型主体、预叠板挤压在一起的改善的且简化的系统和方法，更加具体而言，本文描述了用于层压太阳能组件的改善的且简化的系统和方法，所述系统和方法可适于低成本大量生产。本发明是简单的、成本有效的(停机时间较短)、可靠的且运行过程环保。同时，抵消了边缘压缩，因此实现了更好的组件品质。此外，系统可适于所制造的三明治型主体。而且，压力分布可适于所使用组件的尺寸。
[0017]本发明进一步优选的实施方式基于如下发现:用管代替袋子大大降低材料成本以及产品成本。因为，管更加易于生产，较为常用(对于其他目的而言)并且使用较少的材料，管是更加成本有效的。而且，由于特别的设计(参见【附图说明】部分)，现代可充气部件或密封件很难发生磨损，这保证了较高的正常运行时间。因为管更加易于处理，替换管所需的时间较少，这进一步增加了正常运行时间。
[0018]在本发明的一个第一基本方面，系统包括由侧壁或中间部件界定的加工腔室，第一平板部件，第二相对平板部件和至少一个第一可充气部件，所述至少一个第一可充气部件可操作地排布在所述第一平板部件和面向所述第一平板部件的第一侧壁部分之间，在所述至少一个第一可充气部件膨胀时，其用于偏压所述第一平板部件朝向所述第二相对平板部件，或者所述至少一个充气部件可操作地排布在所述第一平板部件和所述第二平板部件之间，在所述至少一个第一可充气部件膨胀时，其用于偏压所述第一平板部件远离所述第二相对平板部件。
[0019]根据本发明的概念，该系统的特征在于:至少部分界定第一压力腔室的第一可充气部件或密封件进一步由第一平板部件或插入所述第一平板部件和至少一个第一可充气部件之间的中间部件界定，加工腔室的第一侧壁部分与所述第一平板或插入所述侧壁部分和至少一个第一可充气部件之间的中间部件或所述第二平板部件或插入所述第二平板部件和所述至少一个第一可充气部件之间的中间部件相对，并且，连接器用于将压力管线或真空管线(用于气体或液体)连接至所述加工腔室，第一压力腔室和可充气部件，优选地至少一个中间部件可释放地连接至所述第一平板部件、所述第二平板部件、所述第一侧壁部分中的任何一个或它们的任何组合。
[0020]根据本发明，层压机具有(至少具有)三个独立的可控的压力腔室，其使得更好地控制待层压的工件上的局部压力。尤其在边缘附近，压力可降低以抵消边缘压缩。请注意:在层压过程中，三明治型主体可由可充气部件包围或者可充气部件可形成不同于其中放置有三明治型主体的腔室的腔室。结合上述两者，两个可充气部件也是有必要的。
[0021]本发明的层压机可具有两个压力平板。在该情况下，本发明的优选实施方式包括至少一个第二可充气部件，其可操作地排布于所述第二平板部件和面向所述第二平板部件的第二侧壁部分之间，用于在所述至少一个第二可充气部件膨胀时偏压所述第二平板部件朝向所述第一平板部件。所述第二可充气部件至少部分界定第二压力腔室，所述第二压力腔室进一步由