使用管狀壓力部件的用于太陽能組件的層壓機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及層壓三明治型主體，所述三明治型主體優選地具有位于該三明治型主體中的諸如太陽能電池之類的電子組分，并且，具體而言，本發明涉及制造太陽能板和太陽能板自身以及用于進行層壓諸如太陽能板之類的三明治型主體的工藝的生產設備和方法。
【背景技術】
[0002]本領域已知在層壓機中制造三明治型主體和太陽能板。在層壓過程中，通常由前部層(玻璃板)、密封劑層、活性組分、第二密封劑層和背層(另一玻璃板或背板)構成的堆疊物(稱為預疊板)被壓在一起，通常在真空下或在熱的影響下將上述堆疊物壓在一起。密封劑層由于熱而融化，由此使預疊板形成一體結構。在層壓過程中，密封劑經歷物理和/或化學變化，冷卻之后形成三明治型主體。本領域還已知使用雙組分密封劑，其不需要加熱固化。在這些情況下，僅需要真空，這樣空氣不會截留在組件內部。雖然額外的熱量可加速固化過程。
[0003]三明治型主體、太陽能組件和預疊板是描述待層壓的材料、最終產品和中間階段的術語，并且可互換使用。
[0004]三明治型主體可不包含活性組件或可包含任何種類的活性組分，例如，太陽能電池(晶體，薄膜，等等)，如同在太陽能組件中包含太陽能電池(晶體，薄膜，等等)，或者，例如，引線。對于薄膜而言，活性組分通常施加于玻璃板。而且，可省略一個密封劑層(位于前部層和活性組分之間的密封劑層)。
[0005]在層壓之前，使用載體材料(例如，形成前部層的玻璃板)在生產線中形成用于太陽能組件的預疊板。所述預疊板采用密封材料(例如，乙烯基醋酸乙烯酯聚合物(EVA))聚集在一起。在密封的頂部上具有諸如電池基質之類的活性組分。電池基質通常由電池串構成，所述電池串進而與交叉連接器(將單個串連接成一個曲折的串，串聯連接所有電池的帶狀物)相互連接。在該組合物的頂部上放置有另一密封劑層，隨后放置最終層，該最終層使預疊板結束并且隨后形成組件。通常使用背板或第二玻璃板。請注意:EVA僅僅是一種類型的密封劑。其是熱固性材料。使用的其他材料是例如，PVB(聚乙烯丁縮醛)，TPO(熱聚烯烴)(這兩者均是熱塑性的)或者硅氧烷(熱塑性或2-組分)。背板通常是含有PVF的箔片或第二玻璃板。可使用其他材料和層，例如，合并有絕緣性質或光學性質的其他材料和層。
[0006]如果使用雙組分密封劑，那么可能不需要加熱預疊板。材料可在真空下簡單地擠壓在一起。如果本發明的層壓機用作例如多階段層壓過程的一部分，那么已擠壓在一起的組件可在冷卻或主動冷卻時被簡單地擠壓(無需施加熱量，在大氣壓力條件下)在一起。如果組件已被密封，例如采用丁基密封，或者所述組件被放置于真空袋中，那么可施加熱量以活化/融化密封劑，同時將預疊板擠壓在一起。無需施加真空。
[0007]本發明不限于層壓的同時施加熱量或真空。
[0008]真空條件下，低壓力意味著從預疊板中的排出足夠的空氣(或任何其他氣體)，這樣，組件可合適地形成，例如，不截留氣泡。
[0009]根據現有技術，可使用兩個加熱板將預疊板壓在一起:一個加熱板在預疊板之上，一個加熱板在預疊板之下。中間部件可保護加熱板，例如保護加熱板不被弄臟。
[0010]包括權利要求1和權利要求15的前序部分的特征的并且被認為是最接近的現有技術的美國專利US4，080, 243公開了例如，具有兩個加熱板的層壓機。一個加熱板或兩個加熱板與充氣柔性袋相連，用于使加熱板彼此相向移動。預疊板放置于下層加熱板的頂部上，并由此壓在一起。所述充氣袋較大并且笨重不易操作。因為這些袋子需要定期更換(它們在真空影響下、在真空腔室中釋放的氣體的影響下以及高溫影響下會磨損)，操作應當盡可能地容易。此外，袋子較大，因此比較昂貴。這些袋子的缺陷在于:組件的邊緣比中間部分壓得更緊。而且，因為施加的壓力在組件的整個表面上是恒定的并且邊緣更容易被壓緊(因為密封劑可從預疊板的旁邊流走以及邊緣區域僅僅從一側支撐)，所以組件受到所謂的邊緣壓縮。本申請設想并體現了克服這些缺陷并獲得進一步的優勢的發明。
[0011]W02011089474公開了一種使用用于擠壓預疊板的膜的層壓機。所述膜如整個加熱板那么大(需要很多材料)。更換所述膜的成本(停機時間和材料成本)非常高。此外，邊緣壓縮甚至將會是最嚴重的，因為，沒有幫助所述膜保持平坦的上層加熱板。
[0012]W02009/114189A2公開了具有在真空系統和壓力板與臺子之間的空間之間延伸的波紋管的層壓機。這些波紋管不可充氣，因為在其底部末端附近具有開口。它們僅沿著與其連接的平板移動。因此，該系統恰好具有兩個加工腔室:一個位于壓力板之上，一個位于壓力板之下。根據該發明，設置三個這樣的腔室以更好地控制待形成的層壓板的壓力。
[0013]US2012/0318856也公開了另一個兩腔室層壓機，其具有在殼體或蓋子和壓力板之間延伸的波紋管。該波紋管不充氣，如該發明所提到的。

【發明內容】

[0014]本發明由獨立權利要求列出并表征，同時，從屬權利要求描述本發明的其他特征。
[0015]本發明的目的在于克服本領域已知的層壓機和層壓方法中的一些缺陷，更加具體而言，通過提供施加于層壓板或三明治型主體上的更加可控的壓力來克服現有技術中存在的太陽能組件層壓方法、系統和生產設備中的一些缺陷。
[0016]本文描述了用于層壓三明治型主體、預疊板的或用于將三明治型主體、預疊板擠壓在一起的改善的且簡化的系統和方法，更加具體而言，本文描述了用于層壓太陽能組件的改善的且簡化的系統和方法，所述系統和方法可適于低成本大量生產。本發明是簡單的、成本有效的(停機時間較短)、可靠的且運行過程環保。同時，抵消了邊緣壓縮，因此實現了更好的組件品質。此外，系統可適于所制造的三明治型主體。而且，壓力分布可適于所使用組件的尺寸。
[0017]本發明進一步優選的實施方式基于如下發現:用管代替袋子大大降低材料成本以及產品成本。因為，管更加易于生產，較為常用(對于其他目的而言)并且使用較少的材料，管是更加成本有效的。而且，由于特別的設計(參見【附圖說明】部分)，現代可充氣部件或密封件很難發生磨損，這保證了較高的正常運行時間。因為管更加易于處理，替換管所需的時間較少，這進一步增加了正常運行時間。
[0018]在本發明的一個第一基本方面，系統包括由側壁或中間部件界定的加工腔室，第一平板部件，第二相對平板部件和至少一個第一可充氣部件，所述至少一個第一可充氣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側壁部分之間，在所述至少一個第一可充氣部件膨脹時，其用于偏壓所述第一平板部件朝向所述第二相對平板部件，或者所述至少一個充氣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間，在所述至少一個第一可充氣部件膨脹時，其用于偏壓所述第一平板部件遠離所述第二相對平板部件。
[0019]根據本發明的概念，該系統的特征在于:至少部分界定第一壓力腔室的第一可充氣部件或密封件進一步由第一平板部件或插入所述第一平板部件和至少一個第一可充氣部件之間的中間部件界定，加工腔室的第一側壁部分與所述第一平板或插入所述側壁部分和至少一個第一可充氣部件之間的中間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個第一可充氣部件之間的中間部件相對，并且，連接器用于將壓力管線或真空管線(用于氣體或液體)連接至所述加工腔室，第一壓力腔室和可充氣部件，優選地至少一個中間部件可釋放地連接至所述第一平板部件、所述第二平板部件、所述第一側壁部分中的任何一個或它們的任何組合。
[0020]根據本發明，層壓機具有(至少具有)三個獨立的可控的壓力腔室，其使得更好地控制待層壓的工件上的局部壓力。尤其在邊緣附近，壓力可降低以抵消邊緣壓縮。請注意:在層壓過程中，三明治型主體可由可充氣部件包圍或者可充氣部件可形成不同于其中放置有三明治型主體的腔室的腔室。結合上述兩者，兩個可充氣部件也是有必要的。
[0021]本發明的層壓機可具有兩個壓力平板。在該情況下，本發明的優選實施方式包括至少一個第二可充氣部件，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側壁部分之間，用于在所述至少一個第二可充氣部件膨脹時偏壓所述第二平板部件朝向所述第一平板部件。所述第二可充氣部件至少部分界定第二壓力腔室，所述第二壓力腔室進一步由