すべてのラミネートの気泡がそうであるわけではない
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簡単な回答： ラミネートモジュール内の気泡がすべて封止材に由来するわけではなく、それらをすべて材料問題として扱うと誤った対処につながります。気泡の中には真空システムに起因するものもあります。チャンバーが十分な速さで排気されない場合、またはポンプセットがサイクルを通じて必要な真空を維持できない場合、空気が積層体に閉じ込められ、架橋後にボイドとして現れます。この区別が重要なのは、二つの原因では対処法がまったく異なるからです。材料的原因は、封止材の含水率、保管、または架橋ウィンドウを示します。真空原因は、ポンプ能力、シール状態、リークレート、または排気プロファイルを示します。ポンプ構成とEVAの熱ウィンドウが、封止材がゲル化し始める前に空気を除去するための期限を決めます。
PV モジュール製造 · Jerry、Ooitech 著
はじめに
一部の気泡欠陥は、封止材ではなく真空システムに起因します。ポンプ構成とポンプ排気の期限については、次で説明されています ラミネータ真空ポンプ、EVAウィンドウ、およびポンプセットの構成方法.
太陽電池モジュールに気泡が現れるたびに、人々はEVA/EPEフィルムのせいだと決めつけます。しかし、それはそんなに単純ではありません。
PVモジュールの封止において、ラミネート内の気泡は最も一般的で、最も執拗に再発する品質欠陥です。業界のほとんどの人は、ラミネート内の気泡はすべてEVA/EPEの品質問題が原因だと固く信じています。それは間違いです。封止材の欠陥は数ある原因の一つにすぎません。原材料の欠陥、ラミネート装置の異常、人為的な操作ミス、そして管理されていない工場環境のいずれもが、異なるタイプのラミネート内気泡を引き起こす可能性があります。 封止材 はランダムで不規則な気泡を引き起こします。単一バッチで散発的な欠陥は、ほとんどが人為的要因によるものです。積層時、ガラス、フィルム、セル、および
気泡は表面の見た目の欠陥のように見えますが、モジュールの出力、長期的な安定性、使用寿命に影響を与え続けます。それらは、屋外での劣化、層間剥離、故障の背後にある核心的な隠れた原因の1つです。このブログでは、気泡の分類、根本原因、性能への損傷を多角的に考察し、プロセス最適化と欠陥トレーサビリティのための正確な根拠を提供します。
PVモジュールのラミネート気泡の種類とその原因
気泡の形状、分布、形成メカニズムに基づき、ラミネート気泡は2つの核心的なカテゴリーに分類されます。
残留気泡
これらは主にセル間ギャップ、ストリング間隔、モジュールの端部と四隅に現れます。密集した小さな気泡、帯状の気泡、または雪の結晶状の気泡として現れます。核心的な原因は、ラミネーション中に層間の空気が完全に排出されず、真空脱気が不完全であることです。これらは物理的な残留気泡であり、主に設備パラメータ、操作プロセス、積層プロセスに関連しており、材料欠陥の割合はごくわずかです。これらの気泡は最初は小さく、非常に隠れやすく、各工場の品質基準を通過する可能性があります。量産では見落とされがちですが、後で拡大するリスクは非常に高いです。
詳細分析:
真空システムの故障: 真空ポンプの性能低下、真空ラインの漏れ、真空度の不足、排気時間の短さ、または吸引速度の不足は、すべて層間の空気を完全に排出できません。これが残留気泡の主な原因です。
温度と圧力の不均衡: 加熱が速すぎるか、予熱が高すぎると、フィルム表面が急速に架橋・硬化し、内部の空気と湿気が層間に閉じ込められ、包まれた気泡を形成します。ラミネーション圧力の不足または保持時間の短さは、フィルムの流動と濡れを不十分にし、層間の空隙を押し出せず、広範囲の中空気泡を引き起こします。加熱プレートの温度が不均一で、局所的な温度差が大きいと、フィルムが不均一な速度で硬化し、局所的な気泡を引き起こします。
部品と機械の故障: 経年劣化、変形、しわのある通気性の悪いシリコーンシートは、空気を排出するために均等な圧力をかけることができません。ラミネーションフレームのサイズの不一致や高さの偏差は、隅と端部の接着を不十分にします。テーブル表面の不均一や搬送精度の偏差は、積層されたスタックをずらし、すべて脱気不良と規則的な端部気泡や隅の雪の結晶状気泡につながります。
アウトガス気泡
これらは主にセル表面、リボン周辺、モジュールの局所領域に現れ、主に単一の大きな気泡または局所的に密集した気泡として現れます。核心的な原因は、材料（フィルム、ガラス、リボン、セル）内部の湿気、揮発性物質（フラックスなど）、または補助材料中の残留不純物です。高温ラミネーション中に、湿気と小分子不純物が熱で気化し、ガスが逃げられないため、気泡に集まります。これは主に原材料の品質、補助材料の管理、材料の前処理に関連しています。したがって、材料側の原因も多くあります — 気泡が現れるたびにフィルムだと決めつけないでください。詳細分析:
封止材の要因: EVA/EPEフィルムは非常に吸湿性が高く、一般的な材料トリガーです。防湿保管が不十分、開封後の空気曝露が長すぎる、またはカットしたフィルムをすぐに使用しないと、空気から大量の湿気を吸収します。フィルムの架橋度が規格外、配合に不純物が多い、またはバッチ品質が不安定な場合、高温ラミネーション中に小分子揮発性物質を放出します。湿気と揮発性物質が気化し、時間内に逃げられないと、層間に均一に密集した気泡を形成します。フィルムの厚さの不均一やしわのある接着も、局所的な空気を閉じ込め、間接的に気泡を引き起こします。
ガラスの要因: PV強化ガラスは、見えにくい汚れ、ほこり、油分を運ぶ可能性があり、または洗浄後に完全に乾燥していない場合、端部にウォーターマークを残す可能性があります。ラミネーション熱の下で、湿気と油分が気化し、ガラス-フィルム界面に局所的な気泡を形成します。ガラスの平坦度の偏差や異常な端部面取りは、積層後の接着を緩くし、端部の空気が逃げられず、持続的な端部気泡を形成します。
リボンとフラックスの要因: これは見落とされがちな気泡トリガーです。酸化したリボン表面、不均一なコーティング、または残留油分は、はんだ付け後にリボン-フィルム界面に隙間を残します。過剰に噴霧されたフラックス、またははんだ付け後に完全に蒸発・乾燥していないフラックスは、有機残留物を残し、ラミネーション熱の下で急速に気化し、リボンの両側とセルグリッドライン周辺に帯状または点状の気泡を形成します。これがリボン領域の気泡の核心的な原因です。
セルの要因: 不十分に洗浄されたセルは、テクスチャリングと拡散工程からの化学残留物、ほこり、粒子を運ぶ可能性があります。湿った状態で保管されたセルや表面結露のあるセルは、ラミネーション熱の下で不純物が分解し、湿気が気化し、セル表面に散在する気泡を形成します。セルのマイクロクラックや表面損傷も、局所的な接着空隙を残し、空気を閉じ込めます。
設備、プロセス、材料を超えて: 作業者と環境
設備、プロセス、材料に加えて、人為的な操作ミスと工場環境も気泡欠陥を引き起こす可能性があります。
非標準的な人手作業 を手作業で配置する際の位置ずれに加え、フィルムの伸び、しわ、または位置ずれが、局所的な空気の閉じ込めを生み出します。素手で材料表面に触れると、指紋、汗、油が付着し、高温で気化して界面気泡になります。補助材料の敷設やリボンの配置が不均一だと、局所的な凸部や浮きが生じ、ラミネート後に接着不良の空隙となります。材料の前処理を厳守しない作業者が、湿ったフィルムや乾燥不十分なリボンをそのまま生産に投入することも、気泡の原因となります。 バックシート 気泡が単一の原因から生じることはほとんどなく、まさにそれが、気泡を「封止材の問題」として扱うと、間違ったフィルムのロットを追いかけて時間を浪費する理由です。当社が納入したラインから、そのパターンは一貫しています。残留気泡は真空、圧力、積層に起因し、アウトガス気泡は水分とフラックス管理に起因します。したがって、安定した
管理が行き届かない工場環境 は、バッチ気泡問題を容易に引き起こし、量産品質の変動の主要な引き金となります。清浄度が低く、空気中の粉塵や粒子が多すぎて材料に付着すると、隔離層が形成され、フィルムの濡れ不良やマイクロ気泡が発生します。温湿度管理の失敗、特に高湿度下では、露出したすべての材料が急速に湿気を吸収し、ガス放出による気泡率が急上昇します。乱れた気流や送風口が作業台に直接当たると、材料表面で急速な結露や粉塵が発生し、大きな温度変動は積層精度とフィルム前処理の安定性を損ないます。さらに、昆虫の標本、つまりゴキブリ、蚊、ハエによる気泡も一般的で、これは5Sの不備が原因です。
損害は見た目にとどまらない：信頼性と安全性も
ラミネート気泡はモジュールの外観だけでなく、信頼性と安全性にも影響します。
外観：直接不良、歩留まり低下
気泡はモジュール表面の平坦で均一な外観を損ない、目に見える美観上の欠陥を形成します。これらは初回検査における中核的な不良項目です。PVモジュール検査基準では、気泡の数、サイズ、位置が仕様を超えると、モジュールは直接美観不良と判定され、出荷できません。これはスクラップと手直しの損失を意味し、ラインの歩留まりと効率を低下させます。不規則な気泡はまた、表面の光透過を不均一にし、製品の一貫性と市場の評価を損ないます。
性能：出力低下、電力損失の加速
気泡は本質的に層間の密閉された空洞であり、残留空気、湿気、またはガス放出されたガスを保持し、モジュールの内部光学構造を変化させます。一方で、気泡領域は光を屈折、反射、散乱させ、セルの有効受光面積を減らして光電変換効率を低下させます。つまり、初期出力が低くなります。他方で、気泡領域では封止材がセル、ガラス、バックシートと密着できず、熱伝導が急激に低下し、運転中に局所的な熱が蓄積してホットスポットリスクを生み出します。長期的な運転では、ホットスポットがセルを焦がし続け、マイクロクラックや劣化の加速を引き起こすため、年間電力損失は標準値をはるかに超え、有効発電寿命が大幅に短縮されます。
信頼性：封止失敗と安全上の危険
これはラミネート気泡による最も中核的で致命的な損害です。モジュールは屋外で何年も暑さ、寒さ、雨、雪、風、砂、紫外線にさらされます。昼夜および季節の温度変動により、気泡内のガスが何度も膨張と収縮を繰り返し、層間界面を絶えず引っ張ります。長期的な応力下で、小さな気泡は徐々に成長し合体し、最終的にフィルムとガラス、セルとバックシートの間の層間剥離や剥がれを引き起こします。一度層間剥離が起こると、モジュールの封止は完全に失敗し、湿気、湿潤、腐食性媒体が浸入し続け、リボンの酸化、セルの腐食、PID劣化、カビ、黒化を引き起こします。深刻な場合には、絶縁低下、漏電、短絡を引き起こします。これは発電所の発電安定性を損ない、O&Mコストを押し上げ、発電所の安全事故リスクをもたらし、25年間の使用寿命保証を大きく損ないます。
Ooitechの見解
レシピと規律ある前処理および5Sは、フィルムを交換するよりも多くの問題を通常解決します。適切な脱気、加圧保持、積層位置合わせが実際の生産ラインでどのように機能するかをご覧になりたい場合は、当社のYouTubeチャンネルのウォークスルー動画をご覧ください。 で行われます。 レシピと規律ある前処理および5Sは、通常、フィルムを交換するよりも多くの問題を解決します。適切な脱気、保持圧力、レイアップの位置合わせが実際の生産ラインでどのように機能するかをご覧になりたい場合は、当社のYouTubeチャンネルのウォークスルーをご覧ください。 www.youtube.com/ooitech が参考になります。まずプロセスを正しくすれば、フィルムは公正に評価されます。
