Materialien für extreme Bedingungen Prozesssichere Verarbeitung von Kleb- und Dichtstoffen bei der Modulfertigung
Der Aufbau von heutigen Solar-Modulen erscheint zunächst sehr einfach. Im Detail jedoch wird erst ersichtlich, welche Anforderungen erfüllt werden müssen und welche Probleme entstehen können. Grundsätzlich sollen Solar-Module wenig Gewicht haben und leicht zu montieren sein. Über eine lange Lebensdauer müssen sie zudem sämtlichen Witterungseinflüssen widerstehen können.
Eine typische ViscoTec-Anlage zum Abdichten von Solar-Modulen: Dieses System ist eine automatisierte Komplettlösung zur Dosierung von 2K-Materialien. Der statisch gemischte Klebstoff wird z.B. mithilfe eines Roboters oder Achssystems als Dichtraupe auf das Solar-Modul dosiert, oder zum Vergießen von Anschlussdosen verwendet.
Um diesen Qualitätsanforderungen gerecht zu werden, leisten geeignete Kleb- und Dichtstoffe einen entscheidenden Beitrag und müssen bei der Modulfertigung höchste Standards erfüllen.
Große Temperaturschwankungen
Der Vorteil von Kleb- und Dichtstoffen, verglichen mit anderen Füge- oder Fertigungsverfahren, ist die Einsparung von Gewicht (Leichtbauweise) sowie hervorragende Dichteigenschaften und flexible Fertigungsprozesse und Anpassungsmöglichkeiten bei Modifikationen.
Diese hochkomplexen Materialien wurden für extreme Bedingungen entwickelt. Auch nach 20 Jahren müssen Solarmodule immer noch dicht sein und einen gleichbleibenden Energieertrag ermöglichen, wozu tadellos funktionierende elektrische Verbindungen nötig sind. In dieser Zeitspanne sind teilweise extreme Bedingungen zu ertragen. Temperaturbereiche und Schwankungen von -25°C bis +85°C dürfen Dichtbereiche ebenso wenig beeinflussen, wie extreme Feuchtigkeit, Regen oder Frost.
Neben den chemischen und physikalischen Eigenschaften der Kleb- und Dichtstoffe kommt dem Fertigungsprozess des Auftragens dieser Materialien eine Schlüsselrolle zu. Es muss gewährleistet sein, dass sie prozesssicher und akkurat dosiert werden und dass z.B. keinerlei Lufteinschlüsse bei Dichtraupen für die Modulabdichtung vorhanden sind. Solche Fehlstellen könnten verursachen, dass Feuchtigkeit in das Modul eintritt und somit die Lebensdauer und Effizienz des Moduls rapide abnimmt.
Im Rahmen der vollautomatisierten und komplexen Modulfertigung ist es daher extrem wichtig, ein geeignetes und automatisiertes Dosiersystem einzusetzen, um sicherzustellen, dass exakt und prozesssicher dosiert wird und Lufteinschlüsse vermieden werden.
Der Hersteller ViscoTec beispielsweise bietet für diese Anwendung eine Komplett-Lösung für alle kritischen Dosierprozesse rund um die Solarmodul-Fertigung an. Die Dosiersysteme finden Einsatz beim Setzen und Vergießen der Anschlussdosen sowie beim Verkleben und Abdichten der Solar-Module selbst.
Die im Bild dargestellte Anlagenskizze zeigt eine typische ViscoTec-Anlage zum Abdichten von Solar-Modulen: Dieses System ist eine automatisierte Komplettlösung zur Dosierung von 2K-Materialien. Der statisch gemischte Klebstoff wird z.B. mithilfe eines Roboters oder Achssystems als Dichtraupe auf das Solar-Modul dosiert, oder zum Vergießen von Anschlussdosen verwendet.
Hohe Materialeinsparung
Ca. 80 % aller Solarmodule werden unter Einsatz von 2-komponentigen Kleb- und Dichtstoffen produziert. Im Vergleich zu z. B. Tape-Lösungen werden hier die hervorragenden klebetechnischen Eigenschaften dieser Systeme genützt, um eine stärkere Vernetzung und stabilere Kohäsionskräfte innerhalb des Klebstoffs sowie Adhäsionskräfte als Verbindung zum metallischen Rahmen zu erzielen. Tape-Lösungen sind nicht so flexibel und bei den klebetechnischen Eigenschaften im Nachteil.
Das ViscoTec-System beginnt bei der Gebindeentleerung des Kleb- oder Dichtstoffs (meist in 20 – 25 kg Hobbocks vorliegend). Nächste Station ist das Entgasungssystem „ViscoTreat-Inline“, das Lufteinschlüsse aus dem Material entfernt und es dem 2-Komponenten-Dosiersystem „ViscoDuo-V“ zuführt. Die Steuerung der Anlage kann komplett und ohne Probleme in eine übergeordnete SPS der Gesamtanlage integriert werden.
Die ViscoTec Technologie, basierend auf dem Endlos-Kolben-Prinzip, bietet verschiedene Vorteile: Die Dosierung erfolgt rein volumetrisch und ist unabhängig von Viskositäts- oder Temperaturschwankungen. Daraus ergeben sich exakteste Dosierergebnisse mit einer Wiederholbarkeit von unter +/- 1%.
Die Klebstoffe werden scherarm und schonend durch die Rotor/Stator-Geometrie gefördert und dabei selbst höchstviskose, höchst abrasive oder gefüllte Medien ohne Probleme dosiert.
Mit dem Einsatz des Entleersystems „ViscoMT-XS“ werden gute Ergebnisse beim Entleer-Prozess erzielt (Restmenge im Gebinde unter 1 %), wodurch enorme Einsparungen beim kostenintensiven Klebstoff garantiert werden können.
Das als Zwischenstation integrierte Entgasungssystem „ViscoTreat-Inline“ verhindert Lufteinschlüsse, d. h. Fehlstellen bei Dichtungen und Verklebungen, wie bereits erwähnt, ein äußerst kritischer Parameter bei allen Dosierprozessen in der Modulfertigung. In der „ViscoTreat-Inline“ werden die Klebstoffkomponenten bei ca. 2 mbar absolut im Vakuum entgast und alle kritischen vorhandenen Luft- und Gaseinschlüsse entfernt.
Gewiss der größte Vorteil des Entgasungssystems ist die Verwendung „Inline“, d. h. die Rotor-Stator-Technologie des Endlos-Kolben-Prinzips ermöglicht es, dass die jeweilige entgaste Klebstoffkomponente kontinuierlich aus dem Vakuum gefördert werden kann. Im Gegensatz zu anderen Entgasungssystemen muss also der Prozess nicht unterbrochen werden, um die batchwise entgaste Komponente zu entnehmen. Der gesamte Prozess wird durch mehrere Druck- und Füllstands-Sensoren überwacht und ermöglicht somit einen vollautomatischen Ablauf mit dementsprechender Prozesskontrolle.
Schließlich werden die aufbereiteten Klebstoffkomponenten dem 2-K-Dosiersystem „ViscoDuo-V“ zugeführt. Durch das spezielle V-Design wird eine Mischung der Komponenten direkt an der Dosierstelle ermöglicht, ohne dass das System mit bereits gemischtem Material kontaminiert wird. Das Prinzip der kurzen Wege erlaubt somit eine saubere, flexible und jederzeit kontrollierbare Dosierung. Sämtliche Dosierparameter können mithilfe der Dosiersteuerung „ViscoDos-2K“ eingestellt werden. Durch Kombination der beiden Dispenser sowie die Anpassung der Dosiergeschwindigkeit wird das exakte Mischungsverhältnis einmalig justiert.
Exakte Dosierung
Aufgrund seiner kompakten Bauweise kann das „ViscoDuo-V“-System gut an automatischen Achs- oder Robotersystemen montiert werden. Durch eine dynamische Anpassung der Dosiermenge an die Verfahrgeschwindigkeit der Automation kann die Klebstoffraupe selbst in Kurven oder an schwierigen Stellen exakt ohne Mengenabweichungen oder Unregelmäßigkeiten dosiert werden. Mithilfe der automatischen Rückzug-Option der Dispenser von ViscoTec wird ein Nachtropfen des Klebstoffs verhindert und ein sauberer Fadenabriss gewährleistet.
Solarmodule können also durch diese Technologie prozesssicher und vollautomatisch produziert werden und den wachsenden Qualitätsanforderungen gerecht werden. Ein radikaler Kostendruck zwingt die Industrie zu automatisierten und zuverlässigen Fertigungsmethoden ohne großen Ausschuss oder Prozessunterbrechungen und einer kostengünstigen Lösung hinsichtlich Total Cost of Ownership.
KONTAKT: ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH ,84513 Töging a. Inn, Tel. 08631 393400, Fax 08631 393500, mail@viscotec.de, www.viscotec.de
