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激光在光伏行业中的应用:光伏背板玻璃激光钻孔技术

双玻组件自问世以来,便展现了其对抗严苛气候条件和安装暴力的“硬汉形象”,寿命长(30年寿命)、抗揍(不易产生电池隐裂纹)、PID衰减低,兼容双玻组件生产成为新设计产线绕不开的考虑条件。

刺激双玻组件需求增长的有利因素主要如下:

(一)在光伏行业对降低度电成本的不懈追求中,双面发电技术成为市场主流:双面PERC电池成为PERC产线标配,新型N型电池也主推双面技术路线,例如Top-con双面电池、HJT双面电池;双面技术对双玻组件的推广应用具有显著的促进作用,但少部分双面组件采用透明背板工艺;

(二)2019年6月,美国贸易代表办公室(USTR)批准的201条款对双玻组件和电池的关税豁免,明显推动了其它国家和地区对中国产双玻组件的需求。

TestPV对2020年全球双玻组件市场需求预计:3-4GW中国出口,5-6GW美国装机,10GW国内装机,5GW美国以外的海外市场供应,全部市场需求总额20-24GW。

机械法VS激光法

双玻组件的背板玻璃钻孔技术非常关键,目前主要有机械法和激光法,两种技术对比如下:

● 投入费用方面:机械钻孔固定投资低,但后期维护成本大,主要是因为需要更换易耗品玻璃钻头,另外机械法需要冷却水喷淋和收集装置;

● 加工孔类型和大小:目前加工需求有圆孔、方孔、腰形孔等异形孔,孔径3-30mm,激光钻孔均可自由组合切换;

● 加工良率:2.5mm厚度玻璃加工良率方面,激光法钻孔高于机械钻孔5%左右;光伏玻璃未来发展趋势为轻薄,市场已经在推广1.6mm-2.0mm的玻璃,采用机械钻孔的良品率会大幅下降,所以光伏玻璃厂商几乎都在寻求激光打孔解决方案;

● 加工品质和加工精度:激光加工具备无锥度孔,孔内壁干净、基本无粉尘残留、损伤低等优点,崩边指标明显优于机械钻孔,可开发缺陷检测功能;另外激光钻孔法精度高。

通过以上机械法和激光法的多方面对比,显然激光加工技术是双玻组件背板玻璃钻孔的主要发展趋势。大族光伏装备专注于光伏行业的激光精密加工技术开发及研究,针对光伏玻璃精密激光钻孔技术研发出整线系统。

该整线系统设备包含加速段、旋转定位、激光钻孔、玻璃圆孔倒角、旋转 、减速段等,可采用横竖两种方式进料;设备可实现高精度、高效率、低成本的连续生产;激光钻孔机拥有三头切割工位,可实现孔位置精度达±0.5mm,孔位误差稳定在±0.5mm,崩边小于或等于0.3mm,三孔激光钻孔加工时间(φ2.0mm)小于7s。

上图是以50X放大观察最大崩边。激光钻孔未形成锥度孔、孔内壁干净、基本无粉尘残留,其中激光出射面孔崩边在50μm左右,激光入射面孔崩边小于200μm。

激光钻孔法精度高、污染低,可以提高产品良率。激光钻孔完成后,进入倒角程序,倒角机对激光切割后的玻璃圆孔进行倒角加工。倒角机采用CCD系统进行精度为±0.01mm的定位,利用定制集成系统补圆弧倒角,可实现玻璃上下表面同时作业;全幅面内任意孔均可倒角,倒角效率高达0.2s/孔,倒角尺寸C为 0.2-0.5mm;设备的运行成本低,稳定性可靠。

目前为配合行业客户需求,大族光伏装备在整线系统还增设打孔后段的缺陷检测功能。随着光伏玻璃的市场需求量及光伏装机量的增大,光伏激光加工设备的需求也随之增加,并对加工技术和工艺提出更高 要求。大族光伏装备紧随光伏市场发展与客户需求,创新驱动、升级优化,不断为光伏行业提供高质量、创新性的激光加工解决方案。

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