Introduction : Qu'est-ce que le film encapsulant EPE ?

Le film encapsulant EPE, également connu sous le nom d'encapsulant POE co-extrudé, est un matériau d'encapsulation photovoltaïque produit par co-extrusion de résine POE et de résine EVA. Dans la fabrication de modules solaires, il est principalement utilisé pour combiner la commodité de traitement de l'EVA avec les performances de barrière à l'humidité et anti-PID du POE.

Le film EVA conventionnel est largement utilisé dans la production de modules PV car il offre de bonnes performances anti-PID, une transmittance lumineuse élevée, une résistance au jaunissement UV et à la chaleur humide, une résistance aux traces d'escargot et une forte adhérence au verre et à la feuille arrière. Cependant, l'EVA présente également des limitations, telles que des performances de barrière à l'humidité relativement faibles, une transmission de vapeur d'eau plus élevée et un risque plus élevé de PID dans certaines conditions de fonctionnement.

Le film POE, en comparaison, possède une meilleure barrière à la vapeur d'eau, une résistance aux intempéries plus forte et une capacité anti-PID plus fiable. Mais le POE a aussi ses propres défis de traitement : son adhérence au verre et à la feuille arrière est généralement plus faible que celle de l'EVA, sa réaction de réticulation est plus lente, et pendant la production du module, le film peut glisser ou se déplacer plus facilement, ce qui peut réduire l'efficacité de production.

C'est pourquoi le film EPE a été développé. Grâce à un processus de co-extrusion, le POE est enveloppé par des couches d'EVA, formant une structure sandwich EVA-POE-EVA. Cette conception conserve la haute barrière à l'humidité du POE, aidant à protéger les cellules solaires de la vapeur d'eau, tout en maintenant la bonne compatibilité de stratification et la facilité de traitement d'EVA. En production normale, l'EPE peut améliorer à la fois la fiabilité des modules et le rendement de fabrication lorsque le matériau et le processus de laminage sont bien contrôlés.

Mécanisme technique : pourquoi l'EPE peut se délaminer lors du laminage

Bien que l'EPE combine les avantages de l'EVA et du POE, les deux matériaux ne se comportent pas exactement de la même manière lors du laminage. Leurs courbes de durcissement, caractéristiques de réticulation, polarité, capacité d'absorption des additifs et comportement de dilatation thermique sont différents. Ces différences peuvent entraîner un délaminage intercouche et la formation de bulles, en particulier autour des zones de rubans de soudure où la pression locale et la variation d'épaisseur sont plus évidentes.

L'EVA et le POE ont des polarités différentes. L'EVA est un matériau polaire, donc il a une bonne compatibilité avec de nombreux additifs. Le POE est moins polaire, donc sa capacité à retenir les additifs polaires est différente. Au fil du temps de stockage, les additifs à l'intérieur de la couche de POE peuvent migrer progressivement vers les couches d'EVA, qui ont une polarité plus forte et une meilleure capacité d'absorption.

Cette migration d'additifs modifie la structure interne et les performances du film EPE. En conséquence, la force de liaison entre les couches de POE et d'EVA peut diminuer. Dans les cas graves, la couche de POE peut être comprimée, séparée ou localement délaminée lors du laminage du module. C'est aussi l'une des raisons pour lesquelles la durée de conservation du film EPE est généralement plus courte que celle du film encapsulant simple EVA ou simple POE.

Analyse technique : Formation de bulles en forme de ligne le long des rubans

Les bulles en forme de ligne s'étendant depuis les rubans de soudure sont souvent liées à l'effet combiné de la migration d'additifs, de la vitesse de réticulation incohérente et du comportement de dilatation thermique différent entre l'EVA et le POE.

Lors de la stratification, l'EVA réticule plus rapidement que le POE. Si la couche de POE ne réticule pas à temps, les gaz de réaction générés lors de la décomposition du peroxyde peuvent ne pas être entièrement évacués avant l'application de la pression. Ces gaz peuvent rester piégés à l'intérieur du module et former des bulles.

Une autre raison courante est l'amincissement local du film EPE aux positions des rubans et des busbars. La couche intermédiaire de POE de l'EPE peut présenter une non-uniformité d'épaisseur dans la direction TD en raison de facteurs liés aux matières premières. De plus, lors de la stratification, l'épaisseur de chevauchement des rubans et des busbars augmente la pression locale. Cela peut rendre l'EPE plus mince à cette position, créant un point faible où un manque d'adhésif ou une accumulation de gaz est plus probable.

En termes simples, la zone du ruban reçoit une pression plus élevée lors de la stratification. Si les couches d'EVA ont déjà commencé à réticuler tandis que la couche de POE près du ruban est encore à l'état fluide, la structure EPE peut se séparer localement. L'encapsulant restant à la position du ruban peut se comporter davantage comme du POE, avec une réticulation plus lente et une tendance à l'écoulement plus élevée. Sous la pression de stratification, cela peut créer des bulles colorées ou transparentes en forme de ligne se propageant vers l'extérieur à partir du ruban.

Symptômes clés du processus à surveiller

• Les bulles apparaissent principalement le long des chemins des rubans de soudure plutôt que de manière aléatoire sur l'ensemble du module.

• Le défaut peut ressembler à de fines traces d'air linéaires s'étendant vers l'extérieur depuis les zones de ruban ou de busbar.

• Le problème peut devenir plus évident lorsque le film EPE a été stocké pendant une période plus longue.

• Le défaut peut augmenter lorsque la température de stratification, le temps de vide, le moment de la pression ou le degré de durcissement ne sont pas bien adaptés à la formulation spécifique de l'EPE.

Suggestions pratiques de contrôle pour les défauts de stratification EPE

Pour les bulles causées par le comportement inhérent du matériau de l'encapsulant EPE, la solution doit combiner la gestion des matériaux et l'optimisation du processus de laminage. Il ne suffit pas d'ajuster un seul paramètre sans vérifier l'état de stockage du film, la courbe de laminage et la distribution de pression dans la zone des rubans.

1. Contrôler le temps de stockage du matériau EPE

Planifiez soigneusement l'approvisionnement et l'utilisation en production de l'encapsulant EPE. Sous réserve que la production ne soit pas affectée, réduisez autant que possible le temps de stockage du film EPE. Un temps de stockage plus court aide à réduire la migration des additifs de la couche POE vers les couches EVA, maintenant ainsi un comportement de liaison intercouche et de réticulation plus stable.

2. Augmenter correctement la température de la première chambre de laminage

Une augmentation appropriée de la température de la première chambre de laminage peut accélérer la réticulation du POE dans le film EPE. Cela permet d'éviter la situation où l'EVA a déjà atteint un degré de réticulation relativement élevé tandis que le POE est encore fondu. Une meilleure synchronisation entre le durcissement de l'EVA et du POE peut réduire les contraintes intercouches et aider à prévenir les bulles en forme de ligne près des positions des rubans.

3. Adapter le vide, la pression et le moment du durcissement

Si la pression est appliquée trop tôt alors que la couche de POE est encore très fluide, du gaz peut être piégé ou poussé le long des zones de rubans. Une recette de laminage bien conçue doit permettre suffisamment de temps pour l'extraction de l'air et le ramollissement du matériau avant l'application de la pleine pression. Le réglage exact doit être vérifié par des tests de degré de réticulation, des tests de résistance au pelage et une inspection visuelle après laminage.

4. Vérifier la hauteur d'empilement des rubans et des busbars

Étant donné que la pression locale est plus élevée autour des rubans et des busbars, une épaisseur d'empilement excessive peut rendre l'EPE plus mince à ces points. Les équipes de production doivent vérifier la planéité de soudure, l'alignement des rubans, le chevauchement des busbars et la cohérence de l'empilement. Réduire la différence de hauteur locale peut diminuer le risque de déformation locale de l'encapsulant et de formation de bulles.

5. Vérifier la qualité EPE entrante

Pour le film EPE, le contrôle à réception ne doit pas seulement vérifier l'apparence et l'épaisseur, mais aussi se concentrer sur l'uniformité de l'épaisseur, la durée de conservation, les conditions de stockage, le comportement du taux de gel et les performances d'adhérence. Si possible, un laminage d'essai doit être effectué avant la production en série lors du changement de fournisseur, de lot ou de structure de module.

Ce blog est basé sur l'analyse pratique des anomalies dans la production de modules PV et les références suivantes :

1. Expérience de terrain issue de l'analyse des défauts anormaux lors de la production de modules photovoltaïques

2. Dow Chemical, Zhang Wenxin, « POE : renforcer les performances des modules photovoltaïques haut de gamme »

3. Southwest Securities, « Itération de type N, l'industrie du POE ouvre un cycle de forte croissance »

4. Production et technologie chimiques, « Recherche sur la réaction de réticulation du film encapsulant polyoléfine pour le photovoltaïque »

Point de vue d'Ooitech

En tant que fournisseur d'équipements, nous voyons les choses ainsi : les bulles dans la ligne de ruban liées à l'EPE ne sont pas seulement un problème de matériau, mais aussi un problème de fenêtre de processus qui dépend du profil de température de stratification, de l'efficacité du vide, du timing de pression et de la planéité de l'empilement. Pour les fabricants de modules utilisant des technologies de cellules avancées et des formats plus grands, la tolérance pour l'écoulement de l'encapsulant et la hauteur locale de l'empilement devient beaucoup plus faible, donc le contrôle de la durée de vie du matériau et la validation de la recette de stratification doivent être traités comme faisant partie du même système qualité. Une ligne de production de panneaux solaires stable nécessite à la fois une bonne sélection d'encapsulant et une vérification disciplinée du processus avant la production en série.