中空板在電池片包裝行業(yè)中的應(yīng)用

2020-04-23 16:33

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　　太陽是一個(gè)巨大的能源，它以光輻射的形式每秒向太空發(fā)射約3.8×10 20 MJ的能量，有22億分之一投射到地球上。太陽能電池片通過光電效應(yīng)可以直接把光能轉(zhuǎn)化成電能，但其材料是脆性的，在運(yùn)輸過程中遇到顛簸、沖擊及振動(dòng)，加之野蠻裝卸，電池片的破片率相當(dāng)高，在光伏行業(yè)里太陽能電池片的破片率是衡量一個(gè)企業(yè)技術(shù)水平的重要指標(biāo) ，而另一個(gè)重要指標(biāo)則是包裝材料對于產(chǎn)品的防氧化性。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，包裝材料的不斷推陳出新，此時(shí)就需要不斷更新原有的包裝方案。文中以太陽能電池片的運(yùn)輸包裝為研究對象，采用當(dāng)前使用的瓦楞紙盒包裝與中空板周轉(zhuǎn)箱包裝對比，探討中空板周轉(zhuǎn)箱對于電池片包裝的實(shí)用性。

　　一、中空板的材料信息

　　中空板是聚丙烯原料摻和聚乙烯原料經(jīng)過中空板生產(chǎn)線擠出成型，板材的截面為格子形狀（見圖1），因此也叫格子中空板。因其材料的特殊性決定了它具有無毒、無污染、耐腐蝕、防水、防震的性能，同時(shí)，一些工廠可根據(jù)不同的要求摻和不同性能的母料，使其成為具有更高性能的中空板。例如，當(dāng)其摻和阻燃母料而成為阻燃中空板，可應(yīng)用于防火要求高的領(lǐng)域。中空板作為一種新型的環(huán)保包裝材料，在使用過程中不會產(chǎn)生灰塵，且使用壽命長。

　　二、電池片的運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)

　　1、電池片的產(chǎn)品信息電池片一般分為單晶硅、多晶硅和非晶硅等 3種。單晶硅太陽能電池是當(dāng)前開發(fā)得最快的一種太陽能電池，其表面為深藍(lán)色硅片，采用絲網(wǎng)印刷法，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線。電池片的尺寸為165 mm×165 mm，厚度為0.03 mm，包裝主要要求為防氧化、防靜電、防刮傷、防震動(dòng)、防沖擊，且產(chǎn)品不能承受自重。

　　2、電池片的包裝設(shè)計(jì)

考慮到電池片薄且脆的特點(diǎn)，在選擇臥式包裝形式時(shí)，根據(jù)已有電池片的尺寸，采用一片式結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)中空板周轉(zhuǎn)箱。將電池片平放在中空板周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，這種方式使得電池片與中空板周轉(zhuǎn)箱的接觸面積增大，從而提高其包裝的緩沖性能。由于中空板周轉(zhuǎn)箱本身的尺寸較小，為了對整個(gè)包裝件起到支撐作用，則選擇厚度為3 mm的中空板作為包裝盒的包裝材料較為合適。

　　3、中空板周轉(zhuǎn)箱在電池片包裝中的特點(diǎn)

　　針對于電池片包裝要求的特殊性，對比瓦楞紙盒，將通過以下幾點(diǎn)說明中空板周轉(zhuǎn)箱的適用性。

　　1）破片率。電池片的破片率是衡量一個(gè)包裝技術(shù)水平的重要指標(biāo) ，因此，在某光伏企業(yè)工廠進(jìn)行實(shí)地實(shí)驗(yàn)。以一整托電池片為試驗(yàn)單位（1托即一整個(gè)托盤的包裝產(chǎn)品，采用2×2×3的堆碼方式，則1托可放12箱，一箱里面裝12盒電池片，一盒里面有100片電池片），分別使用瓦楞紙盒包裝和中空板周轉(zhuǎn)箱包裝，即1托瓦楞紙包裝的電池片和1托中空板包裝的電池片。通過卡車的物流運(yùn)輸方式，從陜西運(yùn)往上海，再從上海運(yùn)回陜西，整個(gè)物流時(shí)間約為4 d。運(yùn)回之后，開箱檢查發(fā)現(xiàn)，一整托瓦楞紙盒包裝的電池片有21片為破損片，其破片率為0.1458%；一整托中空板周轉(zhuǎn)箱包裝的電池片只有4片為破損片，破片率為0.0277%。雖然以上 2 種方案均達(dá)到企業(yè)要求的破片率應(yīng)低于0.4%的標(biāo)準(zhǔn)，但對比破片率，中空板包裝盒更適合于電池片的包裝。

　　2）防氧化性。最常見的氧化主要是因?yàn)榭諝夂退?，而對于電池片的包裝而言，水和空氣是最需要隔絕的。中國作為一個(gè)太陽能制造大國，電池片必然是需要出口，以出口南非為例，為了節(jié)省運(yùn)輸成本，一般會選擇船舶運(yùn)輸，在海上的環(huán)境條件一般都是極其惡劣的，眾多的不可控因素使得海上運(yùn)輸對包裝的要求特別高，然而，瓦楞紙遇水之后會變形，它的抗壓性能和抗氧化性則會降低很多，而且復(fù)原性很差。相比較瓦楞紙盒而言，中空板周轉(zhuǎn)箱因?yàn)槠洳馁|(zhì)較輕、防水的特性，更能適合這些惡劣環(huán)境。

　　3）防靜電。因?yàn)橹锌瞻宀牧媳旧聿荒芊漓o電，只能采用增加防靜電泡沫的方式來盡量避免靜電對光伏產(chǎn)品的影響，新舊2種方案里均采用增加XPE泡沫的方法，XPE不僅可以防止靜電，而且還能起到緩沖作用，從而保護(hù)產(chǎn)品。XPE泡沫即為聚乙烯泡沫，由于含有抗靜電劑，因而廣泛應(yīng)用于汽車、航海、建筑等對靜電敏感的易碎產(chǎn)品中。

　　4）成本分析。經(jīng)過市場價(jià)格分析，得到了一個(gè)180 mm×180 mm×50 mm的瓦楞紙盒的成本為1.72元左右，一般使用1~2次即報(bào)廢，每次使用成本約為0.86元/次。相同尺寸的中空板周轉(zhuǎn)箱需要3.2元，但因?yàn)橹锌瞻宓氖褂脡勖^長，一般為瓦楞紙板壽命的4~10倍，因此，當(dāng)中空板使用4次以上，則每次成本為0.8元，比瓦楞紙盒成本省6.98%，若使用10次以上，則每次成本為0.32元，比瓦楞紙盒成本省62.79%。由此可知，相較于瓦楞紙盒而言，對于某些長期往來客戶，一般采用中空板較為節(jié)省成本，而對于一次性客戶，這樣瓦楞紙盒更為節(jié)約成本。

　　中空板作為一種新型的環(huán)保包裝材料，與目前應(yīng)用比較廣泛的瓦楞紙盒比較，其在電池片包裝的破片率、防氧化性等方面，有著突出的優(yōu)勢。就成本分析而言，中空板周轉(zhuǎn)箱的價(jià)格略高于瓦楞紙盒，然而作為可多次回收材料，考慮到物流價(jià)格和重復(fù)使用次數(shù)，中空板周轉(zhuǎn)箱也是更加適合電池片的包裝。同時(shí)，中空板周轉(zhuǎn)箱可生產(chǎn)出不同的顏色，相較于瓦楞紙盒包裝顏色的單一性，更適應(yīng)時(shí)代的選擇。

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