太阳能光伏组件原材料成本与质量控制(全)

光伏科技有限公司,组件原材料成本与质量控制,主要内容,背板 EVA 焊带 硅胶 接线盒 附录,背板,1.1 背板的结构及特点 由多层高分子薄膜经碾压黏合起来的复合膜，主要由三层组成：含氟膜（或其替代物）+PET层(或其替代物）+与EVA粘结层（有含氟膜、改性EVA、PE、PET等）。 特点： 优异的耐侯性 低的水汽渗透率 良好的电绝缘性 一定的粘结强度,经典TPT结构背板图示,背板,1.1.1 含氟膜（或其替代物） 主要有PVF（聚偏氟乙烯）、PVDF（聚偏二氟乙烯）、PTFE(聚四氟乙烯）、THV（四氟乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯共聚物）、聚酰亚胺、改性PET（聚对苯二甲酸乙二酯）等。 各种膜性能对比,加工方式不同对膜的性能影响很大，一般说来挤出法优于流延法，涂布法因为其工艺尚不成 熟，性能相对最差。,背板,1.1.2 PET（聚对苯二甲酸乙二酯） 作用：降低水汽透过率 优异的绝缘性能 缺点：在高温高湿中容易水解 在紫外光照中易发生光降解,背板,1.1.3 与EVA粘结层 与EVA粘结层主要有含氟膜和EVA（不同于EVA胶膜）两大类 。 性能要求：优秀的抗紫外能力 较高的光反射率 一定粘结强度 与EVA粘结层性能比较,背板,1.2 市场上主流背板及其组成 目前背板主要有：TPT结构，TPE结构，纯PET结构，APA结构，AAA结构等。（此处T泛指含氟层） TPT结构：含氟层+PET+含氟层 TPE结构：含氟层+PET+EVA（低VA含量） APA结构：聚酰亚胺+PET+聚酰亚胺 AAA结构：三层聚酰亚胺复合 国外较知名的背板厂家有：Isovolta、Madico、Covene、Honeywell、Krempel、3M、SFC、Toyal等。 国内的背板厂家主要有：台湾台虹、杭州特富龙、苏州中来、苏州赛伍，其中特富龙和中来属于自主研发，台虹和赛伍的含氟膜是从国外采购。,背板,几种主流背板性能对比,注：限于版面限制，背板型号和部分参数未示出； 一代Tedlar采用挤出吹塑法，二代采用流延法。,背板,1.3 背板的评价指标及检验方法,注：可靠性测试主要是针对材料变更或定期检测；所列背板的测试项目， 可以根据实际情况选测。下同。,背板,1.4 常见的背板失效方式 背板自身结构缺陷：使用年限不达标（表现为PET脆化、发黄，背板破裂，如纯PET结构组件一般使用年限不超过10年）。 层间胶黏剂缺陷：背板层间分层（涂胶工艺稳定性问题，或层间胶黏剂粘结强度不够，或层间剥离力老化衰减快） 与EVA粘结层缺陷：脱层（表面处理问题，EVA质量问题，交联度不达标）、发黄（材料不耐老化，如东洋PVDF+W-PET+V-PET+LE的LE层容易老化发黄）。 背板的材质决定了组件的使用年限。,EVA,2.1 EVA的交联反应 EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）胶膜是一种受热发生交联反应，形成热固性凝胶树脂的热固性热熔胶。 EVA胶膜在未层压前是线性大分子，当受热时，交联剂分解，形成活性自由基，引发EVA分子间反应形成网状结构。从而提高EVA的力学性能、耐热性、耐溶剂性、耐老化性。,交联,EVA,2.2 EVA的主要组成及对其性能影响 EVA胶膜主要由EVA主体、交联剂体系（包括交联引发剂和交联剂）、阻聚剂、热稳定剂、光稳定剂、硅烷偶联剂等组成。 各部分对EVA性能的影响如下：,EVA,2.3 EVA主要供应商及性能比对 EVA厂家众多，主要EVA供应商有日本三井化学，Bridgestone，国内的如First，台塑。 下面是Bridgestone S11与First F806差异的对比。,注：未列出的性能参数二者差距不大。,EVA,2.4 EVA的评价指标及检验方法,EVA,2.5 常见的EVA失效方式 发黄：EVA发黄由两个因素导致（主要是添加剂体系相互反应发黄；其次EVA自身分子在氧气、光照条件下，EVA分子自身脱乙酰反应导致发黄），所以EVA的配方决定其抗黄变性能的好坏。 气泡：气泡包括两种，层压时出现气泡和层压后使用过程中出现气泡。层压时出现气泡（EVA的添加剂体系，其它材料与EVA的匹配性，层压工艺均有关系）；层压后出现气泡（这个导致的因素众多，一般是由材料间匹配性差导致）。 脱层：与背板脱层（交联度不合格，与背板粘结强度差）；与玻璃脱层（硅烷偶联剂缺陷，玻璃脏污，硅胶封装性能差，交联度不合格）。,焊带,3.1 焊带的结构和分类 3.1.1 焊带的结构如下图所示,焊带,3.1.2 焊带的分类 按铜基材分：纯铜（99.9%）、无氧铜（99.95%）、紫铜。 按涂锡层分：60%Sn 40%Pb 62%Sn 36%Pb 2%Ag 96.5Sn 3.5%Ag 其它 按用途分：互联条、汇流条 按硬度分： 1.Soft 2.Extra Soft 3.Ultra Soft 4.Ultra Soft Plus,焊带,3.2 焊带的各种成分指标及可靠性 3.2.1 焊带的各种成分性能参数,焊带,3.2.2 光伏行业对焊带的要求 低电阻率： (焊带电阻率) =R (焊带电阻) A (焊带截面积) /L(焊带长度) 安全载流量截面积 一般对应3.75安培的电流强度的焊带的横截面应在0.3平方毫米或以上。 注：Ulbrich厂家提供的数据。 力学性能 因为焊带要接受温度循环试验冲击，所以需要一定的强度，否则容易发生断裂。 抗拉强度指标：单片焊带150N/mm2，汇流条 200N/mm2. 抗老化性能 能耐一定的酸碱腐蚀性，具有良好的抗疲劳特性。能保证25年的使用寿命。 与硅片的相容性 尽量使用软态焊带，降低电池片与硅片的热应力，降低裂片率。,焊带,3.3 焊带的主要厂家及性能参数 焊带的厂家国外的如Ulbrich，国内的焊带厂家很多，如Sveck、宇邦等。 下边是对Ulbrich与Sveck焊带的性能比较,注：焊带的断裂伸长率与焊带的硬度相关联，一般来说，焊带越软，断裂伸长率越大。,焊带,3.4 焊带的评价指标及检验方法,硅胶,4.1 硅胶的分类 1）单组分室温硫化硅橡胶 2）双组分缩合型室温硫化硅橡胶 3）双组分加成型室温硫化硅橡胶,脱,脱肟型 脱酸型 脱醇型 脱胺型 脱酰胺型 脱酮型 脱醇型,硅胶,4.1.1 单组分与双组分硅胶的区别 单组分硅胶是区别双组分硅胶而命名的，双组分硅胶在使用时需要将A（基体）、B（固化剂）两组分按一定比例混合，然后发生交联固化。单组分硅胶则是在使用前不需要加入固化剂，其生产过程中已加入潜伏性固化剂，使用时遇热或与空气中水汽反应就开始反应和固化。 单组分室温硫化硅橡胶的优点是使用方便，但深部固化较困难；双组分室温硫化硅橡胶的优点是固化时不放热, 收缩率很小，不膨胀，无内应力，固化可在内部和表面同时进行，可以深部硫化；加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要决定于温度，因此，利用温度的调节可以控制其硫化速度。,硅胶,4.1.2 单组分室温硫化硅橡胶反应原理（脱醋酸型）,硅胶,4.2 不同端基硅胶性能差异（单组分）,硅胶,4.3 硅胶的评价指标及检测方法（单组分） 4.3.1 光伏行业对硅胶的总体性能要求 具有弹性,应变能力 良好的电绝缘性能 良好的耐气候性能 粘接、密封性能可靠不失效,硅胶,4.3.2 单组分硅胶在选材及使用过程中的注意事项 硅胶固化依懒大气中的水分，使硫化胶的厚度受到限制，只能用于厚度6毫米以下的场合； 对温湿度需有控制，湿度太大，会导致硬化后的橡胶强度降低湿度太小，固化速度减慢，不利于固化； 金属腐蚀问题：单组分RTV橡胶中的物质会引起金属腐蚀的可能。脱醋酸会引起生锈，脱肟型RTV橡胶在密闭状态下会腐蚀金属铜； 与EVA相容性：硅胶中的催化剂有可能与 EVA中添加剂反应； 与接线盒相容性：脱肟型硅胶会与PC材质 的接线盒发生反应。,硅胶,4.3.3 硅胶的主要评价指标及检测方法,硅胶,4.4 硅胶的主要厂家 国外硅胶厂家如道康宁，国内的硅胶厂家有北京天山，上海回天，广州白云等。下边是天山硅胶的一些检测项目(仅作参考）。,硅胶,4.5 常见的硅胶失效方式 自身老化：表现为硅胶表面发黄，弹性变差，或呈粉尘状，霉变等。自身老化可能导致封装不良。 剥离强度差：表现为接线盒不能承受相应拉力而剥落，双组分灌封胶体现为与接线盒内壁粘结不良。 剪切强度差：导致封装不良。 封装不良：具体表现为湿漏电测试不通过，湿热后组件边缘失效。,接线盒,5.1 接线盒的种类及组成 5.1.1 接线盒的种类 接线盒主要有两种类型：普通和灌封两种。 普通接线盒采用硅胶密封圈密封，灌胶接线盒则采用双组分硅胶填充来灌封，普通接线盒应用较早，操作简单，但是密封圈使用年限较长时易老化。 灌封接线盒操作较复杂（需要填充双组分硅胶，并固化），但密封效果好，耐老化，能保证接线盒密封长期有效，且价稍便宜。 注：灌封装接线盒以前一般用于薄膜组件，但是目前如尚德、阿特斯等也将其应用与晶体硅组件。,接线盒,普通接线盒,灌封接线盒,接线盒,5.1.2 接线盒的组成及要求 接线盒主要由上盖、密封圈（灌封接线盒无）、二极管、连接装置、散热装置（取决于接线盒的设计）、盒体组成。 盒体及上盖：一般由PPO（聚苯醚）或PA（尼龙）注塑而成，要求具有优异的耐老化性能，并具有一定的强度，耐高温，抗温度冲击。 密封圈：防水防尘，要求弹性好，耐老化性能好。 二极管：起保护组件的作用，电性能符合要求，工作时结温不大于指标值，耐腐蚀。 连接装置：引出端强度达标。,接线盒,5.2 接线盒性能测试,接线盒,5.3 接线盒厂家 目前国内的接线盒厂家很多。 连接器的性能好坏（指定参数达标的情况下）主要取决于密封圈质量的优劣，散热性能的优劣（大功率组件必须着重考虑），二极管的质量是否可靠等。,接线盒,5.4 接线盒常见的失效方式 二极管失效：二极管击穿，不能反向导通（或反向导通时电阻过大），结温过高。 接线盒材料老化：PPO材质一般耐老化性能良好，但是低温冲击强度不高，所以目前一般盒体采用PPO材质，连接器采用PC（聚碳酸酯）材质，但PC容易被多种物质腐蚀。接线盒老化主要体现在连接端子易被腐蚀，塑料螺母低温冲击容易出现破裂。 密封失效：密封圈老化，或灌封胶出现问题，导致湿漏电不通过。 二极管失效导致的后果很严重：会导致组件报废，并引发火灾；或组件场不能正常工作，甚至损坏。 另外：接线盒的设计，特别是对散热性能的考虑也很重要。,附录,附录一：IEC中规定材料变更需补做的测试,附录二：材料变更时需做的可靠性验证,附录,A公司常用组件物料厂家 背板：Toyal、Isovolta、Madico、赛伍、台虹等(后两家量很少）。 EVA：bridgestone、First。 焊带：Ulbrich、Seveck等。 硅胶：天山。 接线盒：慈溪人和、 QC（快可）、冠日等。,谢谢！,