Nicht jede Laminatblase ist die Schuld des Verkapselungsmaterials: Die wahren Ursachen für Blasen in Solarmodulen

Einführung

Jedes Mal, wenn eine Blase in einem Solarmodul auftaucht, neigen die Leute dazu, dem EVA/EPE-Film die Schuld zu geben. So einfach ist es nicht.

Bei der Verkapselung von PV-Modulen sind Laminierblasen der häufigste und hartnäckigste Qualitätsfehler. Die meisten Fachleute in der Branche sind der festen Überzeugung, dass Laminierblasen ausschließlich auf Qualitätsprobleme des EVA/EPE-Verkapselungsmaterials zurückzuführen sind. Das ist nicht wahr. Defekte im Verkapselungsmaterial sind nur eine von vielen Ursachen. Rohstofffehler, abnormale Laminierausrüstung, Bedienungsfehler und eine unkontrollierte Werkstattumgebung können verschiedene Arten von Laminierblasen auslösen.

Blasen sehen wie ein kosmetischer Oberflächenfehler aus, beeinträchtigen jedoch die Leistung, Langzeitstabilität und Lebensdauer des Moduls. Sie sind eine der Hauptursachen für Degradation, Delamination und Ausfälle im Außenbereich. Dieser Blog betrachtet die Klassifizierung von Blasen, ihre Ursachen und die Leistungsschäden aus mehreren Blickwinkeln und bietet Ihnen eine präzise Grundlage für Prozessoptimierung und Fehlerrückverfolgung.

Arten von Laminierblasen in PV-Modulen und ihre Ursachen

Basierend auf Blasenform, Verteilung und Entstehungsmechanismus lassen sich Laminierblasen in zwei Hauptkategorien einteilen.

Restblasen

Diese treten hauptsächlich in den Zellzwischenräumen, den String-Abständen, an den Modulkanten und in den vier Ecken auf. Sie erscheinen als dichte kleine Blasen, streifenförmige Blasen oder schneeflockenförmige Blasen. Die Hauptursache ist, dass die Luft zwischen den Schichten während des Laminierens und der Vakuumentgasung nicht vollständig entfernt wird. Es handelt sich um physikalische Restblasen, die hauptsächlich mit Geräteparametern, dem Betriebsprozess und dem Layup-Prozess zusammenhängen; Materialfehler machen nur einen sehr kleinen Anteil aus. Diese Blasen sind zunächst klein, stark verborgen und können die Qualitätsstandards jeder Fabrik bestehen. In der Massenproduktion werden sie leicht übersehen, aber das Risiko einer späteren Ausdehnung ist sehr hoch.

Detaillierte Analyse:

• Vakuumsystemstörungen: Verminderte Leistung der Vakuumpumpe, undichte Vakuumleitungen, unzureichendes Vakuumniveau, zu kurze Evakuierungszeit oder unzureichende Pumpgeschwindigkeit führen dazu, dass die Luft zwischen den Schichten nicht vollständig entfernt wird. Dies ist die Hauptursache für Restblasen.

• Temperatur- und Druckungleichgewicht: Zu schnelles Aufheizen oder zu hohes Vorheizen führt dazu, dass die Folienoberfläche schnell vernetzt und aushärtet, wodurch innere Luft und Feuchtigkeit zwischen den Schichten eingeschlossen werden und eingeschlossene Blasen entstehen. Unzureichender Laminierdruck oder zu kurze Haltezeit verhindern, dass die Folie vollständig fließt und benetzt, sodass Zwischenschichthohlräume nicht herausgedrückt werden können, was großflächige Hohlblasen verursacht. Ungleichmäßige Temperatur der Heizplatte mit großen lokalen Temperaturunterschieden führt zu ungleichmäßiger Aushärtung der Folie und löst lokale Blasen aus.

• Komponenten- und mechanische Fehler: Gealterte, verformte, faltige Silikonmatten mit schlechter Atmungsaktivität können keinen gleichmäßigen Druck ausüben, um Luft zu entfernen. Nicht passende Laminierrahmen-Größe oder Höhenabweichungen führen zu schlechter Verbindung an Ecken und Kanten. Eine unebene Tischoberfläche oder Abweichungen in der Übertragungsgenauigkeit verschieben den gestapelten Aufbau, was zu schlechter Entgasung und regelmäßigen Kantenblasen oder Eck-Schneeflockenblasen führt.

Ausgasungsblasen

Diese treten meist auf der Zelloberfläche, um das Verbindungsband und in lokalen Modulbereichen auf, hauptsächlich als einzelne große Blasen oder lokal dichte Blasen. Die Kernursache ist Feuchtigkeit in den Materialien (Folie, Glas, Band, Zellen), flüchtige Stoffe (Flussmittel usw.) oder restliche Verunreinigungen in Hilfsmaterialien. Während der Hochtemperatur-Laminierung verdampfen Feuchtigkeit und kleine Molekülverunreinigungen unter Hitze, und das Gas kann nicht entweichen, sodass es sich zu Blasen sammelt. Dies hängt hauptsächlich mit der Rohstoffqualität, der Kontrolle von Hilfsstoffen und der Materialvorbehandlung zusammen. Es gibt also auch viele materialseitige Ursachen – seien Sie nicht so sicher, dass es jedes Mal die Folie ist, wenn eine Blase auftritt. Detaillierte Analyse:

• Verkapselungsmittelfaktoren: EVA/EPE-Folie ist ziemlich hygroskopisch und ein häufiger Materialauslöser. Schlechte feuchtigkeitsgeschützte Lagerung, zu lange Luftaussetzung nach dem Öffnen oder nicht rechtzeitig verwendete geschnittene Folie nehmen viel Feuchtigkeit aus der Luft auf. Wenn der Vernetzungsgrad der Folie außerhalb der Spezifikation liegt, die Formel viele Verunreinigungen enthält oder die Chargenqualität instabil ist, werden während der Hochtemperatur-Laminierung kleine Molekülflüchtlinge freigesetzt. Sobald Feuchtigkeit und Flüchtlinge verdampfen und nicht rechtzeitig entweichen können, bilden sie gleichmäßig dichte Blasen zwischen den Schichten. Ungleichmäßige Foliendicke oder faltige Verbindung schließt auch lokale Luft ein und verursacht indirekt Blasen.

• Glasfaktoren: PV-Glas kann schwer sichtbare Flecken, Staub oder Öl aufweisen oder nach der Reinigung nicht vollständig getrocknet sein, sodass Wasserflecken am Rand zurückbleiben. Unter Laminierungshitze verdampfen Feuchtigkeit und Öl und bilden lokale Blasen an der Glas-Folien-Grenzfläche. Abweichungen in der Glasplanheit oder abnormale Kantenbearbeitung führen zu lockerer Verbindung nach dem Stapeln, sodass Kantenluft nicht entweichen kann und anhaltende Kantenblasen entstehen.

• Faktoren von Verbindungsband und Flussmittel: Dies ist ein leicht übersehener Auslöser für Blasen. Oxidierte Bandoberflächen, ungleichmäßige Beschichtung oder Ölrückstände hinterlassen nach dem Löten Lücken an der Band-Folien-Grenzfläche. Übermäßig aufgetragenes Flussmittel oder nicht vollständig verdampftes und getrocknetes Flussmittel nach dem Löten hinterlässt organische Rückstände, die unter Laminierungshitze schnell verdampfen und streifen- oder punktförmige Blasen auf beiden Seiten des Bandes und um die Zell-Gridlinien bilden. Dies ist die Hauptursache für Blasen im Bandbereich.

• Zellfaktoren: Schlecht gereinigte Zellen können chemische Rückstände, Staub und Partikel aus Texturierungs- und Diffusionsschritten aufweisen. Feucht gelagerte Zellen oder Zellen mit Oberflächenkondensation führen dazu, dass Verunreinigungen zerfallen und Feuchtigkeit unter Laminierungshitze verdampft, was verstreute Blasen auf der Zelloberfläche bildet. Mikrorisse oder Oberflächenschäden an Zellen hinterlassen ebenfalls lokale Verbindungshohlräume und schließen Luft ein.

Über Ausrüstung, Prozess und Materialien hinaus: Bediener und Umgebung

Neben Ausrüstung, Prozess und Materialien können auch menschliche Bedienungsfehler und die Werkstattumgebung Blasenfehler verursachen.

• Nicht standardgemäße menschliche Bedienung verursacht zufällige, unregelmäßige Blasen; sporadische Fehler in einzelnen Chargen stammen meist von menschlichen Faktoren. Beim Stapeln führen Fehlausrichtungen beim manuellen Platzieren von Glas, Folie, Zellen und Rückseitenfolie sowie Folienstreckung, Faltenbildung oder Verschiebung zu lokaler eingeschlossener Luft. Das Berühren von Materialoberflächen mit bloßen Händen hinterlässt Fingerabdrücke, Schweiß und Öl, die bei hoher Temperatur zu Grenzflächenblasen verdampfen. Ungleichmäßiges Verlegen von Hilfsmaterialien oder Bandanordnung hinterlässt lokale Erhebungen und schwebende Bereiche, die nach der Laminierung zu Verbindungshohlräumen werden. Bediener, die die Materialvorbehandlung nicht strikt befolgen – feuchte Folie oder ungetrocknetes Band direkt in die Produktion geben – verursachen ebenfalls Blasen.

• Eine unkontrollierte Werkstattumgebung verursacht leicht Batch-Blasenprobleme und ist ein Hauptauslöser für Qualitätsschwankungen in der Massenproduktion. Schlechte Sauberkeit mit zu viel Luftstaub und Partikeln, die sich auf Materialien absetzen, bildet eine Isolationsschicht, die zu schlechter Benetzung der Folie und Mikroblasen führt. Fehlgeschlagene Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle – bei hoher Luftfeuchtigkeit – lässt alle exponierten Materialien schnell Feuchtigkeit absorbieren, was die Ausgasungsblasenrate stark erhöht. Turbulente Luftströmung und Luftauslässe, die direkt auf den Arbeitstisch blasen, verursachen schnelle Kondensation und Staub auf der Materialoberfläche, während große Temperaturschwankungen die Laminierpräzision und die Stabilität der Folienvorbehandlung beeinträchtigen. Darüber hinaus sind Blasen durch Insektenproben – Kakerlaken, Mücken, Fliegen – ebenfalls häufig, verursacht durch schlechtes 5S.

Der Schaden geht über das Aussehen hinaus: Zuverlässigkeit und Sicherheit

Laminatblasen beeinträchtigen nicht nur das Erscheinungsbild des Moduls – sie treffen Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Erscheinungsbild: Direkte Ablehnung, geringere Ausbeute

Blasen durchbrechen das flache, gleichmäßige Erscheinungsbild der Moduloberfläche und bilden einen sichtbaren kosmetischen Defekt. Sie sind ein Kernfehlerpunkt bei der Erstinspektion. Gemäß den Inspektionsstandards für PV-Module wird das Modul bei Überschreitung der Spezifikationen für Anzahl, Größe oder Position von Blasen direkt als kosmetische Ablehnung eingestuft und kann nicht versendet werden. Das bedeutet Ausschuss- und Nacharbeitsverluste sowie geringere Linienausbeute und Effizienz. Unregelmäßige Blasen machen auch die Oberflächenlichtdurchlässigkeit ungleichmäßig, was die Produktkonsistenz und die Marktwahrnehmung beeinträchtigt.

Leistung: Geringere Leistung, schnellerer Leistungsabfall

Eine Blase ist im Wesentlichen ein versiegelter Hohlraum zwischen den Schichten, der Restluft, Feuchtigkeit oder ausgasendes Gas enthält, und sie verändert die interne optische Struktur des Moduls. Einerseits bricht, reflektiert und streut der Blasenbereich Licht, wodurch die effektive Lichteinfallsfläche der Zelle verringert und die photoelektrische Umwandlungseffizienz gesenkt wird – die anfängliche Leistung fällt niedrig aus. Andererseits kann das Verkapselungsmittel im Blasenbereich nicht fest mit Zelle, Glas und Rückseitenfolie verbinden, sodass die Wärmeleitung stark abnimmt, sich während des Betriebs lokale Wärme aufbaut und ein Hot-Spot-Risiko entsteht. Bei langfristigem Betrieb verbrennen Hot Spots die Zellen weiter, verursachen Mikrorisse und beschleunigten Abbau, sodass der jährliche Leistungsverlust den Standardwert weit überschreitet und die effektive Stromerzeugungslebensdauer stark verkürzt wird.

Zuverlässigkeit: Verkapselungsfehler und Sicherheitsrisiken

Dies ist der gravierendste und tödlichste Schaden durch Laminatblasen. Module stehen jahrelang im Freien und sind Hitze, Kälte, Regen, Schnee, Wind, Sand und UV-Strahlung ausgesetzt. Die Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht sowie jahreszeitliche Schwankungen führen dazu, dass sich das Gas in der Blase immer wieder ausdehnt und zusammenzieht und ständig an der Zwischenschichtgrenze zieht. Unter langfristiger Belastung wachsen winzige Blasen allmählich und verschmelzen, was schließlich zu Delamination und Ablösung zwischen Folie und Glas, Zellen und Rückseitenfolie führt. Nach der Delamination versagt die Abdichtung des Moduls vollständig, und Feuchtigkeit, Nässe und korrosive Medien dringen ständig ein, was zu Bandoxidation, Zellkorrosion, PID-Degradation, Schimmelbildung und Schwärzung führt. In schweren Fällen verursacht es Isolationsabfall, Leckage oder Kurzschluss – Sicherheitsfehler, die die Stabilität der Anlagenstromerzeugung beeinträchtigen, die Wartungskosten erhöhen und das Risiko von Anlagensicherheitsunfällen mit sich bringen, was die 25-jährige Lebensdauergarantie erheblich verkürzt.

Ooitechs Ansicht

Blasen entstehen selten aus einer einzigen Ursache, und genau deshalb ist es Zeitverschwendung, sie als „Problem des Verkapselungsmaterials“ zu behandeln und die falsche Foliencharge zu jagen. Aus den von uns gelieferten Linien ergibt sich ein Muster: Restblasen lassen sich auf Vakuum, Druck und Lagenaufbau zurückführen, während Ausgasungsblasen auf Feuchtigkeits- und Flussmittelkontrolle zurückgehen – daher behebt ein stabiles Laminator-Rezept plus disziplinierte Vorbehandlung und 5S in der Regel mehr als ein Folientausch es je könnte. Wenn Sie sehen möchten, wie sich ordnungsgemäße Entgasung, Haltedruck und Lagenausrichtung in einer echten Produktionslinie auswirken, sind die Vorführungen auf unserem YouTube-Kanal www.youtube.com/ooitech einen Blick wert. Bringen Sie zuerst den Prozess in Ordnung, dann bekommt die Folie eine faire Chance.