專利名稱：一種太陽能組件的加熱密封設備及方法
技術領域：
本發明涉及太陽能組件的密封領域，尤其涉及一種加熱密封的設備及方法。
背景技術：
隨著太陽能電池組件(以下簡稱太陽能組件)的迅速發展，其技術的不斷革新，產品逐步向高可靠性及高發電性能方向發展。現今，對于太陽能組件的持續工作年限要求達到25年以上，因此太陽能組件在層壓完畢形成層壓面板之后，需要對層壓面板的邊緣進行密封并安裝邊框，好的邊緣密封材料以及工藝可以實現密封、粘結、抗震、水氣阻隔等功能，從而保證太陽能組件在嚴苛的自然環境中正常工作且保持性能。 太陽電池組件中層壓面板與邊框的粘結和密封要求是緊密配合，并且連接牢固，有很好的密封性。目前采用硅膠密封和雙面膠帶密封兩種方式。硅膠密封的方法是在所述邊框的凹槽內打入一定量的專用硅膠，將層壓面板卡入該帶有硅膠的邊框凹槽內，然后用螺絲或者直角插銷把長邊框與短邊框進行垂直連接，通過外力作用將長短邊框卡緊，最后待硅膠固化后完成密封。使用硅膠密封的優勢是設備簡單，投入成本少，硅膠性能基本能滿足太陽能組件長時間使用的要求，多數太陽能組件生產公司采取此種方式，但其固化時間長達24小時以上，而且后續清理過程麻煩，氣味較大不利于環保，影響周轉、不適合自動化生產的缺陷仍是現階段無法避免的問題。使用雙面膠帶密封需要先將膠帶通過手動或者工具均勻粘著在層壓面板的四周，再將帶有凹槽的所述邊框卡緊已安裝好雙面膠帶的層壓面板，然后用螺絲或者角碼把長邊框與短邊框進行垂直連接，通過裝框機等設備將其卡緊。雙面膠帶無需固化，大大縮短了生產與周轉時間，但雙面膠帶的密封性以及粘結力均不符合現有太陽能組件的要求，耐老化性差，也不適合長期戶外工作，所以此種方式用于密封太陽能組件也不甚理想。
發明內容
本發明克服了現有技術的不足，提供一種密封速度快，性能持久，耐老化，方便運輸又環保和低成本的太陽能組件加熱密封設備及方法。為達到上述目的，本發明采用的技術方案為一種太陽能組件的加熱密封設備，其特征在于包括至少一層加熱單元，每層加熱單元包括位于下層橫向延伸的輸送定位機構、位于上層的環形加熱機構以及設于所述輸送定位機構和加熱機構中部的頂升機構；
所述輸送定位機構，包括輸送方向沿橫向的棍子輸送機，以及縱向設置于所述棍子輸送機上方的前擋板和側擋板，所述側擋板沿所述輸送方向，所述前擋板垂直于所述輸送方向；
所述頂升機構，包括橫向延伸的托板以及設于所述托板下端的雙螺桿升降機；
所述加熱機構，包括多個圍合成框形的條形加熱塊，和分別與所述加熱塊橫向垂直相連的多個氣缸。優選地，所述加熱密封設備還包括控制系統和溫控系統，所述控制系統包括PLC，伺服控制器及人機界面，所述溫控系統包括熱電偶，溫控模塊及溫控儀。優選地，每層所述加熱單元中，所述加熱塊上垂直設有橫向延伸的導桿，所述導桿分別設置在相配合的固定直線軸承中；或者，每層所述加熱單元中，所述加熱塊上垂直設有橫向延伸的滑塊，所述滑塊分別設置在相配合的固定直線滑軌中。優選地，每層所述加熱單元中，所述輸送定位機構入口端和出口端分別設有光電開關，所述前擋板設于輸送定位機構出口端，與固定的氣缸橫向垂直相連。優選地，所述加熱密封設備包括兩層所述加熱單元，還包括升降機構，所述升降機構包括至少兩根于頂層加熱單元和底層加熱單元間縱向延伸的傳動絲桿以及連接所述傳動絲桿并橫向延伸的升降驅動器。一種使用本發明的加熱密封設備對太陽能組件進行加熱密封的方法，所述太陽能組件包括層壓面板和設于所述層壓面板邊緣的鋁合金邊框，其特征在于，包括以下步驟 (1)在待加熱太陽能組件的所述鋁合金邊框和所述層壓面板之間裝配聚合物密封膠
條;
(2)每層所述的加熱單元中，
a.對所述加熱塊進行預熱，并通過所述輸送定位機構將所述待加熱太陽能組件送入該層加熱單元；
b.由所述頂升機構將所述待加熱太陽能組件升至所述加熱機構高度，所述加熱機構由四周向中間將所述待加熱太陽能組件夾緊加熱；
c.到達設定加熱時間后，所述加熱機構向四周松開，頂升機構帶動加熱后的所述太陽能組件降落至所述輸送定位機構，由輸送定位機構送出該層加熱單元。優選地，所述步驟(2 )中，第一個所述待加熱太陽能組件首先由輸送線進入第一層加熱單元進行加熱，加熱時，所述升降機構帶動相鄰的第二層加熱單元移動至輸送線高度，隨后第二個所述待加熱太陽能組件被送入所述第二層加熱單元進行加熱，接著所述升降機構帶動所述第一層加熱單元回到輸送線高度，由該層輸送定位機構送出加熱后的所述第一個太陽能組件，并由所述輸送線引入第三個待加熱太陽能組件，進行加熱，依次循環。優選地，所述聚合物密封膠條的材料為聚烯烴及其烯烴共聚物，苯乙烯類彈性體，聚氨酯，聚乙烯醇丁縮醛，離聚物，聚硅氧烷，丁基橡膠，乙丙橡膠，環氧樹脂中的一種或一種以上的組合，并以任意比例混合。優選地，所述聚合物密封膠條的材料中還可以加入添加劑，所述添加劑選自無機填料、抗氧劑、紫外穩定劑、抗水解劑、阻燃劑、增塑劑、顏料、娃烷偶聯劑、填充劑中的一種或多種。本發明解決了背景技術中存在的缺陷，本發明由于加熱密封速度快、操作方便、效率高、適合大規模自動化生產，且密封材料成本較低、運輸方便，得到的太陽能組件密封效果好，使用壽命長，完全符合太陽能組件長時間工作要求，能大幅度提高太陽能組件制造業的生產效率。本發明的加熱密封設備既可以單機使用亦可以在流水輸送線中使用。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖I是本發明中太陽能組件的結構示意圖；圖2是圖2所示局部的放大示意 圖3是本發明太陽能組件的截面結構 圖4是本發明實施例I單層加熱密封設備的結構示意 圖5是本發明輸送定位機構及防護欄的俯視示意 圖6是本發明頂升機構的結構示意 圖7是本發明加熱機構的結構示意 圖8是本發明實施例2雙層加熱密封設備的結構示意 圖中1、人機界面，2、電控柜，3、機架，31、防護欄，4、輸送定位機構，41、前擋板，42、浮動接頭，43、氣缸，44、氣缸支架，45、側擋板，46、鏈條，47、輸送輥，48、調速馬達，5、頂升機構，51、托板,52、支架,53、電動推桿,54、導桿,6、加熱機構,61、導桿,62、加熱塊,63、加熱塊，64、氣缸，65、支板，66、框架，8、層壓面板，9、鋁合金邊框，81、電池片，82、封裝材料，83、前板，84、密封膠條，85、背板，12、入口端，14、出口端，16、主機架，18、傳動絲桿，22、上層加熱單元，24、下層加熱單元，26、升降驅動器，28、內框架。
具體實施例方式現在結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。實施例I :如圖4所示，一種太陽能組件的單層加熱密封設備，包括一層加熱單元，該加熱單元包括位于下層橫向延伸的輸送定位機構4、位于上層的環形加熱機構6以及設于輸送定位機構4和加熱機構6中部的頂升機構5。輸送定位機構4、加熱機構6和頂升機構5均設于長方體框形機架3上端，機架3的頂端設有中部開口的防護欄31，頂端一角設有人機界面1，機架3的下端設有電控柜2。如圖5所不,輸送定位機構4包括輸送方向沿橫向的棍子輸送機，以及縱向設置于所述輥子輸送機上方的兩塊前擋板41和兩塊側擋板45。輥子輸送機包括兩排平行設置的輸送輥47，每排輸送輥47沿橫向平行排列，排列方向沿太陽能組件流水輸送線(以下簡稱輸送線)輸送方向，輸送棍47高度等于輸送線高度。每排輸送棍47中，各輸送棍47間通過鏈條46傳動相連，并由調速馬達48驅動。兩塊前擋板41分別設置于兩排輸送輥47上方，兩塊側擋板45也分別設置于兩排輸送棍47上方的。沿輸送線方向，輸送定位機構4具有入口端12和出口端14。兩塊側擋板45分別垂直于兩排輸送棍47軸向并分別位于兩排輸送輥47軸向兩端之間，對稱設置，鄰近出口端14。兩塊前擋板41分別平行于兩排輸送輥47軸向，垂直于輸送棍47軸向，兩塊前擋板41分別位于出口端14最外側兩根輸送棍47的內側，沿輸送輥47軸向，兩塊前擋板41分別位于對應的兩塊側擋板45內側。兩塊前擋板41對稱設置,分別與兩個氣缸43橫向垂直相連,前擋板41和相應氣缸43 —端間設有浮動接頭42，氣缸43的另一端固定于氣缸支架44。如圖6所不，頂升機構5包括沿垂直輸送棍47軸向延伸的長方框形托板51、設于所述托板51下端的雙螺桿升降機。雙螺桿升降機包括兩根縱向延伸的電動推桿53和伺服電機(未圖示)，能夠同步垂直升降，精確控制太陽能組件的升降高度，以便準確對齊加熱機構6的高度。托板51中部還設有沿輸送棍47軸向的兩根對稱檔桿。托板51垂直輸送棍47軸向的兩端分別設在沿輸送輥47軸向延伸的兩個板狀支架52上，每塊支架52上開有沿輸送輥47軸向的凹槽。沿輸送輥47軸向，托板51的寬度小于兩支架52的寬度小于兩排輸送輥47間的距離。托板51的兩端通過支架52分別與兩根電動推桿53對應相連，并分別與兩根縱向延伸的導桿54相連。如圖7所示，加熱機構6包括4個圍合成長方框形的條形加熱塊，其中短邊每邊一個加熱塊62，長邊每邊一個加熱塊63。加熱塊62、63可以是鑄銅加熱塊、鑄鋁加熱塊或電熱帶。每個加熱塊62外側中部與3個支板65相連，每個加熱塊63的外側中部也與3個支板65相連,全部12個支板固定于框架66上,且各自的側面開有通孔。4個加熱塊62、63的接線柱分別從各自的兩端伸出，用于為加熱塊62、63通電加熱。加熱塊62、氣缸64、支板65間的具體連接方式、和加熱塊63、氣缸64、支板65間的具體連接方式相同，下面以加熱塊62為例說明。每一加熱塊62與I個氣缸64垂直相連，氣缸64的一端通過接頭穿過所連加熱塊62中間的支板65連接于相應加熱塊62側面中部，加熱塊62兩側的兩個支板65的通孔中分別設置有固定直線軸承，固定直線軸承中分別穿插有橫向垂直于加熱塊62的導桿61， 導桿61的一端與相應加熱塊62相連。導桿61和相應固定直線軸承的配合設置有利于保持加熱塊62、63直線運動。也可以設置相配合的滑塊和固定直線導軌來代替導桿61和固定直線軸承保持加熱塊62、63直線運動。仍然以加熱塊62為例，加熱塊62兩側的兩個支板65上分別設置固定直線導軌，固定直線導軌中分別可滑動的嵌設有橫向垂直于加熱塊62的滑塊,滑塊的一端與相應加熱塊62相連。加熱機構6中，氣缸64執行加熱塊62、63的張開夾緊動作。本實施例的單層加熱密封設備，還包括控制系統和溫控系統，控制系統包括PLC，伺服控制器及人機界面1，對本設備所有構件實現邏輯控制，滿足生產工藝要求，讓太陽能組件在生產過程中實現自動化控制。溫控系統包括熱電偶，溫控模塊及溫控儀。其中，熱電偶共4個，分別設于加熱塊62、63的側面中部。溫控系統根據產品特性調節對聚合物密封膠條的加熱溫度，實現層壓面板與邊框的粘接和密封。輸送定位機構4入口端12還設有第一組光電開關和第二組光電開關(未圖示)，第一組光電開關感應入口端12待加熱太陽能組件的到達，給輸送定位機構4傳遞信號輸入該太陽能組件。第二組光電開關感應該太陽能組件徹底進入輸送定位機構4的時刻，傳遞信號給頂升機構5和加熱機構6進行下步工作。出口端14設有第三組光電開關，感應出口端14下游是否存在加熱后的太陽能組件。控制系統和溫控系統的設置有利于提高設備的自動化水平和工作效率。如圖1-3所示，太陽能組件包括層壓面板8、設于所述層壓面板8邊緣的鋁合金邊框9，以及設于層壓面板8背部的接線盒。層壓面板8由依次設置的前板83、封裝材料82，串聯好的電池片81、封裝材料82以及背板85層壓而成，前板83多由玻璃制成，而封裝材料82可以選擇EVA。接線盒的作用是將光電轉化形成的電流輸出。使用本實施例的單層加熱密封設備對輸送線上的上述太陽能組件進行加熱密封時，步驟如下
(1)在待加熱太陽能組件(以下簡稱待加熱組件)的鋁合金邊框9和層壓面板8之間裝配聚合物密封膠條84 ；
(2)對所述加熱塊62、63進行預熱，設置相關參數，如時間、速度及溫度，當加熱塊62、63溫度達到設定值時設備進入待工作狀態。(3)當步驟(I)中裝有聚合物密封膠條84的待加熱組件通過輸送線到達輸送定位機構4入口端12時,觸發第一組光電開關,第一組光電開關給輸送定位機構4發出信號,調速馬達48帶動輸送輥47將待加熱組件送入輸送定位機構4，兩塊側擋板45在兩側起到引導的作用，同時氣缸43運行帶動相應兩塊前擋板41到達適合待加熱組件長度的位置，當待加熱組件的前端被前擋板41阻擋到達指定位置，待加熱組件的后端離開第二組光電開關，不在對其產生阻擋，第二組光電開關發出信號確認待加熱組件進入本設備，等待頂升機構5動作。(4)頂升機構5在得到信號后，由伺服電機驅動電動推桿53動作推動托板51，將待加熱組件升至設定好的高度即加熱塊62、63高度，保持不動，期間前擋板41在氣缸43動作下向入口端12方向收回，加熱機構6中所有氣缸64在支板65的限位下，推動加熱塊62、63從四個方向夾緊帶加熱組件，開始加熱并開始計時。(5)到達設定加熱時間氣缸64動作，松開加熱完成的太陽能組件，得到產品。與此同時頂升機構5的電動推桿53動作，產品隨之下降重新回到輸送定位機構4上等待輸 送線下游的第三組光電開關確認是否有前次加熱完成的產品的阻擋，如果沒有，則輸送定位機構4動作，將該次完成的產品輸送出本設備。輸送線上的待加熱組件依次按上述步驟
(3)- (5)的方法完成加熱密封。實施例2 :如圖8所示，一種太陽能組件的雙層加熱密封設備，包括方框性主機架16，通過升降機構設于主機架16內部的內框架28，以及設于內框架28內的上、下兩層加熱單元22、24。每層加熱單元的結構與實施例I中單層加熱單元的結構相同。升降機構包括兩根于上層加熱單元22和下層加熱單元24間縱向延伸的傳動絲桿18以及連接所述傳動絲桿18并橫向延伸的升降驅動器26。當太陽能組件的加熱密封時間大于輸送線輸送一件太陽能組件的時間時，需要使用帶有多個加熱單元的加熱密封設備來對太陽能組件進行加熱。例如，輸送線輸送太陽能組件的速度為50s/件，而太陽能組件的加熱時間為65s，這種情況下采用實施例2的雙層加熱密封設備進行工作，加熱密封的步驟如下
(I)在待加熱組件的鋁合金邊框9和層壓面板8之間裝配聚合物密封膠條84。(2)對兩層加熱單元中的所有加熱塊進行預熱，設置相關參數，如時間、速度及溫度，當加熱塊溫度達到設定值時設備進入待工作狀態。(3)待加熱組件于各層加熱單元中的加熱步驟同實施例1，不再重述。首次設定上層加熱單元22的輸送定位機構4位于輸送線高度，當第一個待加熱組件進入上層加熱單元22開始加熱時，升降驅動器26驅動傳動絲桿18帶動內框架28上升直到下層加熱單元24的輸送定位機構4與輸送線在同一水平線上，下層加熱單元24等待第二個待加熱組件的到來。(4)與上一個待加熱組件間隔50s后第二個待加熱組件到達下層加熱單元24輸送定位機構4入口端12，并進入該層加熱單元進行加熱，同時內框架28開始下降，當上層加熱單元22中第一個待加熱組件的加熱時間達到65s后被輸送出雙層加熱密封設備進入下游輸送線，上層加熱單元22便在此位置等待上游第三個待加熱組件到達。(5)第三個待加熱組件進入上層加熱單元22進行加熱，同時內框架28帶動下層加熱單元24上升到輸送線高度，下層加熱單元24中的第二個待加熱組件的加熱時間達到65s后被輸送出雙層加熱密封設備進入下游輸送線，同時下層加熱單元24在此位置等待上游第四個待加熱組件的到達，之后按本實施例步驟(4) - (5)依次循環，完成一定數量待加熱組件的加熱密封。上述聚合物密封膠條84的材料為聚烯烴及其烯烴共聚物，苯乙烯類彈性體，聚氨酯，聚乙烯醇丁縮醛，以乙烯-甲基丙烯酸為基團的離子聚合物，聚硅氧烷，丁基橡膠，乙丙橡膠，環氧樹脂中的一種或一種以上的組合，并以任意比例混合。需要說明的是，上述的聚烯烴及其烯烴共聚物，苯乙烯類彈性體，和以乙烯-甲基丙烯酸為基團的離子聚合物，均可選用本行業通用之相應原料。具體地，在實施例I和實施例2中，發明人選用下述原料所述聚烯烴及其烯烴共聚物為茂金屬聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物或乙烯-辛烯共聚物；所述苯乙烯類彈性體為SBS、SEBS、SIS或SEPS,所述以乙烯-甲基丙烯酸為基團的離子聚合物為DuPont公司的Surlyn 。所述聚合物密封膠條84的材料中還可以加入添加劑，所述添加劑選自無機填料、 抗氧劑、紫外穩定劑、抗水解劑、阻燃劑、增塑劑、顏料、硅烷偶聯劑、填充劑中的一種或多種。以聚合物重量100份計，添加劑重量為O. 01-50份，優選的是從O. 05-20份。所述無機填料可以為鈦白粉，滑石粉、云母粉或碳酸鈣，但不限于這四種。以上依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定技術性范圍。
權利要求
1.一種太陽能組件的加熱密封設備，其特征在于包括至少一層加熱單元，每層加熱單元包括位于下層橫向延伸的輸送定位機構、位于上層的環形加熱機構以及設于所述輸送定位機構和加熱機構中部的頂升機構； 所述輸送定位機構，包括輸送方向沿橫向的棍子輸送機，以及縱向設置于所述棍子輸送機上方的前擋板和側擋板，所述側擋板沿所述輸送方向，所述前擋板垂直于所述輸送方向； 所述頂升機構，包括橫向延伸的托板以及設于所述托板下端的雙螺桿升降機； 所述加熱機構，包括多個圍合成框形的條形加熱塊，和分別與所述加熱塊橫向垂直相連的多個氣缸。
2.根據權利要求I所述的一種太陽能組件的加熱密封設備，其特征在于還包括控制系統和溫控系統，所述控制系統包括PLC，伺服控制器及人機界面，所述溫控系統包括熱電偶，溫控模塊及溫控儀。
3.根據權利要求2所述的一種太陽能組件的加熱密封設備，其特征在于每層所述加熱單元中，所述加熱塊上垂直設有橫向延伸的導桿，所述導桿分別設置在相配合的固定直線軸承中；或者，每層所述加熱單元中，所述加熱塊上垂直設有橫向延伸的滑塊，所述滑塊分別設置在相配合的固定直線滑軌中。
4.根據權利要求3所述的一種太陽能組件的加熱密封設備，其特征在于每層所述加熱單元中，所述輸送定位機構入口端和出口端分別設有光電開關，所述前擋板設于輸送定位機構出口端，與固定的氣缸橫向垂直相連。
5.根據權利要求I所述的一種太陽能組件的加熱密封設備，其特征在于包括兩層所述加熱單元，還包括升降機構，所述升降機構包括至少兩根于頂層加熱單元和底層加熱單元間縱向延伸的傳動絲桿以及連接所述傳動絲桿并橫向延伸的升降驅動器。
6.一種使用權利要求1-5任一所述加熱密封設備對太陽能組件進行加熱密封的方法，所述太陽能組件包括層壓面板和設于所述層壓面板邊緣的鋁合金邊框，其特征在于，包括以下步驟 (1)在待加熱太陽能組件的所述鋁合金邊框和所述層壓面板之間裝配聚合物密封膠條; (2)每層所述的加熱單元中， a.對所述加熱塊進行預熱，并通過所述輸送定位機構將所述待加熱太陽能組件送入該層加熱單元； b.由所述頂升機構將所述待加熱太陽能組件升至所述加熱機構高度，所述加熱機構由四周向中間將所述待加熱太陽能組件夾緊加熱； c.到達設定加熱時間后，所述加熱機構向四周松開，頂升機構帶動加熱后的所述太陽能組件降落至所述輸送定位機構，由輸送定位機構送出該層加熱單元。
7.根據權利要求6所述的一種對太陽能組件進行加熱密封的方法，其特征在于所述步驟(2)中，第一個所述待加熱太陽能組件首先由輸送線進入第一層加熱單元進行加熱，加熱時，所述升降機構帶動相鄰的第二層加熱單元移動至輸送線高度，隨后第二個所述待加熱太陽能組件被送入所述第二層加熱單元進行加熱，接著所述升降機構帶動所述第一層加熱單元回到輸送線高度，由該層輸送定位機構送出加熱后的所述第一個太陽能組件，并由所述輸送線弓I入第三個待加熱太陽能組件，進行加熱，依次循環。
8.根據權利要求6所述的一種對太陽能組件進行加熱密封的方法，其特征在于所述聚合物密封膠條的材料為聚烯烴及其烯烴共聚物，苯乙烯類彈性體，聚氨酯，聚乙烯醇丁縮醛，離聚物，聚硅氧烷，丁基橡膠，乙丙橡膠，環氧樹脂中的一種或一種以上的組合，并以任意比例混合。
9.根據權利要求8所述的一種對太陽能組件進行加熱密封的方法，其特征在于所述聚合物密封膠條的材料中還可以加入添加劑，所述添加劑選自無機填料、抗氧劑、紫外穩定齊U、抗水解劑、阻燃劑、增塑劑、顏料、硅烷偶聯劑、填充劑中的一種或多種。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能組件的加熱密封設備及方法，其特征在于所述加熱密封設備包括至少一層加熱單元，每層加熱單元包括位于下層橫向延伸的輸送定位機構、位于上層的環形加熱機構以及設于所述輸送定位機構和加熱機構中部的頂升機構。使用本發明的設備及方法加熱密封速度快、操作方便、效率高、適合大規模自動化生產，且密封材料成本較低、運輸方便，得到的太陽能組件密封效果好，使用壽命長，完全符合太陽能組件長時間工作要求，能大幅度提高太陽能組件制造業的生產效率。本發明的加熱密封設備既可以單機使用亦可以在流水輸送線中使用。
文檔編號H01L31/18GK102983228SQ20121055616
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者韓東流 申請人:蘇州尚善新材料科技有限公司