一种光伏组件层压内置一体框技术

一、引言

全球光伏产业高速发展，层压工艺作为保障组件性能与可靠性的关键环节，其效率与成本直接影响企业竞争力。传统层压工艺中，为避免胶板弹性导致的组件边缘过压缺陷（气泡、缺胶等），需人工在组件四周摆放层压框，但单台层压机需 2 人专职负责框体取放，且需配套边框回流线设备。这不仅增加人力与设备投入，还占用大量生产场地，对布局紧凑的生产线适配性极差。因此，研发 “层压框与层压机一体化” 的内置技术，成为解决传统弊端、推动工艺升级的核心方向。

二、传统层压边框技术的问题

传统层压流程中，胶板覆盖组件时边缘压力过高，熔融胶膜流动性差导致边缘气体难以排出，易产生气泡、褶皱、缺胶等缺陷，影响组件质量。虽可通过人工摆放层压框缓解，但存在两大核心问题：一是人力成本高，单台层压机需 2 人专职取放框体，多线生产企业人力投入显著；二是设备与场地成本高，回流线设备需额外采购维护，且对场地空间要求严格，制约紧凑生产线的实施。

三、光伏组件层压内置一体框技术原理与设计

3.1 技术原理

通过对层压机结构改造，将层压框固定于设备内部，实现框体与层压机的一体化集成。组件进入层压机后，通过设备定位系统自动与内置框精准对位；层压时，内置框可有效分散组件边缘压力，避免过压缺陷，且无需人工参与框体取放，也无需配套回流线设备，从根本上解决传统技术的人力与场地痛点。

3.2 设计方式

目前主流设计分为三类，各有适配场景：

固定在硅胶板上：通过粘合或缝制工艺，将层压框固定于层压机的硅胶板上，替换原硅胶板后调试组件与框体的对位精度。该方式操作简单，但层压过程中框体动作易磨损中间的高温布，增加耗材更换成本。

固定在高温布上：将层压框缝制固定于高温布表面，通过调试层压机 AB 平台（上料平台与层压平台）的进料速度，确保组件进入时与框体精准对应。此方式对高温布损伤较小，但对 AB 平台速度一致性要求极高，速度偏差超过 0.5m/min 即可能导致组件爆板或边缘气泡。

上箱下压条固定：在上箱下压条处设置挂钩或拉环，层压框通过连接件与下压条固定，框体内部设可调节支撑条，可分隔出多个容腔以适配不同尺寸组件。层压时上箱合盖，框体自动套在组件外围；层压结束开盖，框体随上箱同步离开，实现全自动化操作，无需人工干预，是目前适配性最优的设计方式。

四、层压内置一体框技术的优势

4.1 显著降低成本

人力成本方面，单台层压机可减少 2 名操作岗位，以企业 10 条生产线（每条线 3 台层压机）计算，年均可节省人力成本约 120 万元（按人均年薪 10 万元计）；设备与场地成本方面，省去回流线设备采购（单条线约 50 万元）与维护费用，释放的场地可用于增加产能或存储空间，提升车间利用率。

4.2 提升生产效率

简化层压流程，减少人工取放框体的操作环节（每片组件节省约30 秒），结合次品率降低（传统工艺次品率约 1.2% ，该技术可降至 0.5% 以下），单位时间组件产出可提升约 15%-20% ，有效缓解产能压力。

4.3 保障产品质量

内置框通过精准的结构设计，可将组件边缘压力控制在 0.08-0.1MPa( （传统工艺波动范围 0.05-0.15MPa ），减少边缘气泡、缺胶等缺陷，组件发电效率提升约 0.3%-0.5% ，且耐候性增强，使用寿命可稳定达

到 25 年以上，符合 IEC 61215 国际标准要求。

五、实施过程中的挑战与应对策略

5.1 设备调试与维护挑战

高温布固定与上箱下压条固定方式，均需精准调试设备参数（如进料速度、对位精度），调试不当易引发组件损伤；改造后设备故障点略有增加，对维护人员技术要求提高。应对策略：联合设备厂家开展专项培训，确保维护人员掌握调试要点；建立设备定期巡检制度（每周 1 次），提前排查潜在故障，避免停产损失。

5.2 组件版型切换挑战

多版型生产企业需频繁调整内置框尺寸，传统固定方式切换时间约 30 分钟 / 次，影响生产连续性。应对策略：采用模块化设计，将框体支撑条设为可拆卸式，搭配快速定位卡扣，版型切换时间可缩短至10 分钟以内；同时建立版型切换标准化流程，明确参数调整步骤，提升操作效率。

六、结论

光伏组件层压内置一体框技术通过 “框体与层压机一体化” 设计，从根本上解决了传统层压边框 “高成本、占场地、效率低” 的问题，在降本、提效、提质方面均展现出显著优势。尽管实施中面临设备调试与版型切换挑战，但通过针对性策略可有效化解。随着该技术在行业内的推广应用，将进一步推动光伏组件生产向自动化、低成本方向发展，为全球清洁能源产业的规模化扩张提供技术支撑。

参考文献

[1] 曾某某。光伏组件层压辅助构件及光伏组件层压装置：中国，专利号：ZL 2024 2 0580544.9 [P]. 2024-03-25.

[2] 曾某某。太阳能模块层压用辅助构件：中国，专利号：ZL 20242 0580120.2 [P]. 2024-03-25

[3] 曾某某。光伏组件层压装置：中国，专利号：ZL 2024 20580281.1 [P]. 2024-03-25

[4] 光伏组件封装技术相关文献：随着光伏产业发展，关于光伏组件封装技术的文献较多，可参考研究光伏组件封装工艺、材料选择、无人化封装技术等方面的论文，了解行业内无人层压技术的发展 趋 势 和 现 有 解 决 方 案， 如《Membranes with embedded photovoltaicflexible cells: Structural and electrical performances under uniaxial and biaxialstresses》研究了嵌入光伏柔性电池的薄膜相关性能。

[5] 层压工艺与设备相关文献：可查阅探讨层压工艺原理、层压设备设计与优化的文献，有助于深入理解层压过程中的技术要点，对于优化层压内置一体框的设计和工艺有参考价值。如《Flatnessenhancement of the embedded interposer of 3D-ICs by using ring - typeframework designs》介绍了 3D 集成电路中嵌入式中介层载体层压过程中相关框架设计以解决翘曲问题，对于光伏层压过程中控制组件厚度等有一定启发。

[6] 机械设计与模块化设计相关文献：由于项目中涉及层压内置一体框的机械结构设计和模块化设计，可参考机械设计领域中关于铝型材结构设计、模块化工装设计等方面的文献，学习相关设计原 则、 方 法 和 标 准， 如《Monolithic 'Unibody' Light - Frame Structures:An Integrated Solution for Multi - Hazard Mitigation and Building EnergyEnhancement》研究了一种创新的 “一体式” 轻型框架设计，对层压内置一体框的设计有借鉴意义。