Toutes les bulles dans le laminé ne sont pas la faute de l'encapsulant : les véritables causes des bulles dans les modules solaires

Introduction

Chaque fois qu'une bulle apparaît dans un module solaire, les gens se précipitent pour blâmer le film EVA/EPE. Ce n'est pas si simple.

Dans l'encapsulation des modules PV, les bulles de laminage sont le défaut de qualité le plus courant et le plus récurrent. La plupart des gens dans l'industrie croient fermement que les bulles de laminage sont toutes causées par des problèmes de qualité de l'encapsulant EVA/EPE. Ce n'est pas vrai. Les défauts d'encapsulant ne sont qu'une des nombreuses causes. Les défauts de matières premières, les équipements de laminage anormaux, les erreurs d'opération humaine et un environnement d'atelier hors de contrôle peuvent tous déclencher différents types de bulles de laminage.

Les bulles ressemblent à un défaut esthétique de surface, mais elles continuent d'affecter la puissance de sortie du module, sa stabilité à long terme et sa durée de vie. Elles sont l'une des causes cachées principales derrière la dégradation extérieure, le délaminage et la défaillance. Ce blog examine la classification des bulles, les causes profondes et les dommages de performance sous plusieurs angles, vous donnant une base précise pour l'optimisation des processus et la traçabilité des défauts.

Types de bulles de laminage des modules PV et leurs causes

Selon la forme, la distribution et le mécanisme de formation des bulles, les bulles de laminage se répartissent en deux catégories principales.

Bulles résiduelles

Elles apparaissent principalement dans les espaces entre cellules, les espacements des chaînes, les bords du module et les quatre coins. Elles se présentent sous forme de petites bulles denses, de bulles en forme de bande ou de bulles en forme de flocon de neige. La cause principale est que l'air intercouche n'est pas complètement expulsé pendant le laminage et que le dégazage sous vide est incomplet. Ce sont des bulles résiduelles physiques, principalement liées aux paramètres de l'équipement, au processus d'opération et au processus d'empilement, les défauts de matériaux représentant une très petite part. Ces bulles sont petites au début, très cachées, et peuvent encore passer les normes de qualité de chaque usine. En production de masse, elles sont facilement négligées, mais le risque d'expansion ultérieure est très élevé.

Analyse détaillée :

• Défauts du système de vide : Des performances dégradées de la pompe à vide, des fuites dans les conduites de vide, un niveau de vide insuffisant, un temps d'évacuation trop court ou une vitesse de pompage inadéquate ne parviennent pas à expulser complètement l'air intercouche. C'est la cause principale des bulles résiduelles.

• Déséquilibre de température et de pression : Un chauffage trop rapide ou un préchauffage trop élevé fait réticuler et durcir rapidement la surface du film, piégeant l'air interne et l'humidité entre les couches, formant des bulles enveloppées. Une pression de laminage insuffisante ou un temps de maintien trop court empêche le film de s'écouler et de mouiller complètement, de sorte que les vides intercouches ne peuvent pas être pressés, provoquant des bulles creuses à grande surface. Une température inégale de la plaque chauffante, avec de grandes différences de température locales, fait durcir le film à des vitesses incohérentes et déclenche des bulles locales.

• Pannes de composants et mécaniques : Des feuilles de silicone vieillies, déformées, froissées et peu respirantes ne peuvent pas appliquer une pression uniforme pour expulser l'air. Une taille de cadre de laminage inadaptée ou un écart de hauteur laisse les coins et les bords mal liés. Une surface de table inégale ou un écart de précision de transfert déplace l'empilement posé, conduisant tous à une mauvaise dégazification et à des bulles régulières sur les bords ou des bulles en flocon dans les coins.

Bulles de dégazage

Elles apparaissent surtout sur la surface de la cellule, autour du ruban et dans des zones locales du module, principalement sous forme de grosses bulles uniques ou de bulles denses localement. La cause principale est l'humidité à l'intérieur des matériaux (film, verre, ruban, cellules), les composés volatils (flux, etc.) ou les impuretés résiduelles dans les matériaux auxiliaires. Lors du laminage à haute température, l'humidité et les impuretés à petites molécules se vaporisent sous l'effet de la chaleur et le gaz ne peut pas s'échapper, donc il s'accumule en bulles. Cela est principalement lié à la qualité des matières premières, au contrôle des matériaux auxiliaires et au prétraitement des matériaux. Il y a donc aussi de nombreuses causes côté matériaux — ne soyez pas si sûr que c'est le film à chaque fois qu'une bulle apparaît. Analyse détaillée :

• Facteurs liés à l'encapsulant : Le film EVA/EPE est assez hygroscopique et est un déclencheur matériel courant. Un stockage médiocre à l'abri de l'humidité, une exposition trop longue à l'air après ouverture, ou un film coupé non utilisé à temps absorberont beaucoup d'humidité de l'air. Si le degré de réticulation du film est hors spécification, la formule contient de nombreuses impuretés, ou la qualité du lot est instable, il libérera des composés volatils à petites molécules lors du laminage à haute température. Une fois que l'humidité et les composés volatils se vaporisent et ne peuvent pas s'échapper à temps, ils forment des bulles uniformément denses entre les couches. Une épaisseur de film inégale ou une liaison froissée piège également l'air localement et provoque indirectement des bulles.

• Facteurs liés au verre : Le verre trempé PV peut porter des taches, de la poussière ou de l'huile difficiles à voir, ou peut ne pas être complètement séché après le nettoyage, laissant des marques d'eau sur le bord. Sous la chaleur de la stratification, l'humidité et l'huile se vaporisent et forment des bulles locales à l'interface verre-film. Un défaut de planéité du verre ou un chanfreinage anormal des bords laisse un collage lâche après l'empilement, de sorte que l'air des bords ne peut pas s'échapper et forme des bulles persistantes sur les bords.

• Facteurs liés au ruban et au flux : C'est un déclencheur de bulles facilement négligé. Les surfaces de ruban oxydées, un revêtement inégal ou des résidus d'huile laissent des espaces à l'interface ruban-film après le soudage. Un flux pulvérisé en excès, ou un flux non complètement évaporé et séché après le soudage, laisse des résidus organiques qui se vaporisent rapidement sous la chaleur de la stratification, formant des bulles en bandes ou en points des deux côtés du ruban et autour des lignes de grille de la cellule. C'est la cause principale des bulles dans la zone du ruban.

• Facteurs liés aux cellules : Les cellules mal nettoyées peuvent porter des résidus chimiques, de la poussière et des particules provenant des étapes de texturation et de diffusion. Les cellules stockées dans l'humidité ou avec de la condensation en surface verront les impuretés se décomposer et l'humidité se vaporiser sous la chaleur de la stratification, formant des bulles dispersées sur la surface de la cellule. Les microfissures ou les dommages de surface des cellules laissent également des vides de collage locaux et piègent l'air.

Au-delà de l'équipement, du processus et des matériaux : opérateurs et environnement

Outre l'équipement, le processus et les matériaux, les erreurs d'opération humaine et l'environnement de l'atelier peuvent également provoquer des défauts de bulles.

• Opération humaine non standard provoque des bulles aléatoires et irrégulières ; les défauts sporadiques d'un seul lot proviennent principalement de facteurs humains. Lors de l'empilement, un mauvais alignement lors du placement manuel du verre, du film, des cellules et de la feuille arrière, ainsi que l'étirement, le plissement ou le déplacement du film, créent de l'air piégé localement. Toucher les surfaces des matériaux à mains nues laisse des empreintes digitales, de la sueur et de l'huile qui se vaporisent à haute température en bulles d'interface. Un placement inégal des matériaux auxiliaires ou un arrangement du ruban laisse des bosses locales et des zones suspendues qui deviennent des vides de collage après la stratification. Les opérateurs qui ne suivent pas strictement le prétraitement des matériaux — alimentant un film humide ou un ruban non séché directement dans la production — provoquent également des bulles.

• Un environnement d'atelier hors de contrôle provoque facilement des problèmes de bulles par lots et est un déclencheur clé des variations de qualité en production de masse. Une mauvaise propreté avec trop de poussière en suspension et de particules se déposant sur les matériaux forme une couche d'isolation, provoquant un mauvais mouillage du film et des micro-bulles. Un contrôle de température et d'humidité défaillant — avec une humidité élevée — fait que tous les matériaux exposés absorbent rapidement l'humidité, augmentant fortement le taux de bulles de dégazage. Un flux d'air turbulent et des sorties d'air soufflant directement sur la table de travail provoquent une condensation rapide et de la poussière sur la surface des matériaux, tandis que de grandes variations de température nuisent à la précision de l'empilement et à la stabilité du prétraitement du film. De plus, les bulles provenant de spécimens d'insectes — cafards, moustiques, mouches — sont également courantes, causées par un 5S médiocre.

Les dégâts vont au-delà de l'apparence : fiabilité et sécurité aussi

Les bulles de stratifié affectent plus que l'apparence du module — elles touchent la fiabilité et la sécurité.

Apparence : rejet direct, rendement inférieur

Les bulles brisent l'aspect plat et uniforme de la surface du module et forment un défaut cosmétique visible. Elles sont un élément de défaillance central lors de la première inspection. Selon les normes d'inspection des modules PV, lorsque le nombre, la taille ou la position des bulles dépasse la spécification, le module est directement jugé comme rejet cosmétique et ne peut pas être expédié. Cela signifie des pertes de rebut et de retouche, ainsi qu'un rendement et une efficacité de ligne inférieurs. Les bulles irrégulières rendent également la transmission de la lumière de surface inégale, nuisant à la cohérence du produit et à la perception du marché.

Performance : puissance de sortie inférieure, perte de puissance plus rapide

Une bulle est essentiellement une cavité scellée entre les couches, contenant de l'air résiduel, de l'humidité ou du gaz dégazé, et elle modifie la structure optique interne du module. D'une part, la zone de bulle réfracte, réfléchit et diffuse la lumière, réduisant la zone efficace de réception de la lumière de la cellule et abaissant l'efficacité de conversion photovoltaïque — la puissance initiale sort faible. D'autre part, dans la zone de bulle, l'encapsulant ne peut pas adhérer étroitement à la cellule, au verre et à la feuille arrière, donc la conduction thermique chute fortement, la chaleur locale s'accumule pendant le fonctionnement et crée un risque de point chaud. Sur le long terme, les points chauds brûlent continuellement les cellules, provoquant des microfissures et une dégradation accélérée, donc la perte de puissance annuelle dépasse largement la valeur standard et la durée de vie générative effective se réduit considérablement.

Fiabilité : défaillance d'encapsulation et risques de sécurité

C'est le dommage le plus fondamental et mortel causé par les bulles de stratification. Les modules restent dehors pendant des années, exposés à la chaleur, au froid, à la pluie, à la neige, au vent, au sable et aux UV. Les variations de température entre le jour et la nuit et selon les saisons font que le gaz à l'intérieur de la bulle se dilate et se contracte sans cesse, exerçant une traction constante sur l'interface entre les couches. Sous une contrainte à long terme, les petites bulles grossissent progressivement et fusionnent, provoquant finalement un délaminage et un décollement entre le film et le verre, les cellules et la feuille arrière. Une fois le délaminage survenu, l'étanchéité du module est complètement compromise, et l'humidité, la moiteur et les milieux corrosifs s'infiltrent en continu, entraînant l'oxydation des rubans, la corrosion des cellules, la dégradation PID, la moisissure et le noircissement. Dans les cas graves, cela provoque une baisse de l'isolation, des fuites ou des courts-circuits — des défauts de sécurité qui nuisent à la stabilité de la production de la centrale, augmentent les coûts d'exploitation et de maintenance, et présentent un risque d'accident de sécurité pour la centrale, réduisant considérablement la garantie de durée de vie de 25 ans.

Point de vue d'Ooitech

Les bulles proviennent rarement d'une seule cause, et c'est précisément pour cela que les traiter comme « un problème d'encapsulant » fait perdre du temps à chercher le mauvais lot de film. D'après les lignes que nous livrons, le schéma est constant : les bulles résiduelles remontent au vide, à la pression et à l'empilement, tandis que les bulles de dégazage remontent au contrôle de l'humidité et du flux — donc une recette de stratificateur stable, associée à un prétraitement discipliné et au 5S, résout généralement plus de problèmes que le remplacement du film ne le fera jamais. Si vous voulez voir comment un dégazage approprié, une pression de maintien et un alignement d'empilement se déroulent sur une véritable ligne de production, les visites guidées sur notre chaîne YouTube www.youtube.com/ooitech valent le coup d'œil. Maîtrisez d'abord le processus, puis le film aura un essai équitable.