太阳能电池组件原材料成本与质量控制解析

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1、P 1 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 组件原材料成本与质量控制 P 2 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 主要内容 n背板 nEVA n焊带 n硅胶 n接线盒 n附录 P 3 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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

2、P 4 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 PVFPVDFPTFETHV聚酰亚 胺改性PET 耐侯性优优优优良一般 使用温度/ -70110-40150- 19026 0 /-260300/ 与PET黏合一般一般一般良优优 加工方式挤出/流延/涂布挤出/涂布涂布挤出挤出挤出 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

3、法因为其工艺尚不成 熟,性能相对最差。 P 5 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 P 6 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 价格抗紫外与PET粘结对PET保护与EVA粘结 含氟薄膜贵优一般优良 EVA便宜一般优差优

4、 P 7 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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

5、主研发,台虹和赛伍的含氟膜是从国外 采购。 P 8 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 背板 几种主流背板性能对比 背板组成耐侯性缺陷备注 Isovolta AAA 三层聚酰亚 胺优自清洁能力差,易脏污机械强度较弱 Isolvolta TPT Tedlar+PET+Ted lar 优层间 剥离力弱,价格贵Tedlar为一代 SFC TPTTedlar+PET+Ted lar 良NA 台虹 TPTTedlar+PET+Ted lar 良二代Tedler逊于一代Tedlar为二代 Madico TPE Tedlar+PET+EV A 良较薄,耐侯性能不及TPTTedl

6、ar为一代 日本TOYOPVDF+PET+PE一般PET材质差,PE易发黄PET有两层 透明背板PET+PET+PET差PET自身结构耐侯性差不同改性PET TOYO黑色与上结构一致差PET材质差,易老化添加黑色助剂 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。 P 9 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 背板 1.3 背板的评价指标及检验方法 评价指 标 检测项 目检测 方法 外观尺寸,瑕疵符合进料检验 作业指导书 要求(目测,尺) 力学性能抗拉强度/断裂伸长按照GB/T 1040测试 要求进行测试 (万能试验

7、机) 电学性能击穿电压按照GB/T 1408测试 要求进行测试 (电压击 穿试验 机) 收缩率二维尺寸稳定性150,30min测量背板二维尺寸变化(恒温箱) 透水率透水率测试按照ISO 15106-1测试 要求测试 (透水率测试仪 ) 粘结性能与EVA/硅胶剥离强度 层间 剥离强度 按照GB/T 2791测试 要求测试 (万能试验 机) 测试 背板间剥离力最薄弱层,要求达到指标值 可靠性验 证 参见附录参考IEC要求测试 (参见附录) 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。 P 10 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO

8、.,LTD 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。 P 11 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.1 EVA的交联反应 EVA(乙烯-醋酸乙烯

9、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 P 12 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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: 名称对性能的影响 VA含量VA含量越高,流动性越大,软化点越低,粘结性能越好,极性

10、越大 分子量及分布分子量越高,流动性越差,整体力学性能越好 交联剂 体系决定EVA的固化温度与固化时间 。好的交联剂 体系,可以降低气泡 产生可能性,同时残留的自由基少,减少不稳定因素 阻聚剂主要是用来延缓交联反应的时间 ,有利于抽真空时气泡的排除 抗氧剂提高EVA的抗氧化性能 光稳定剂提高EVA的耐紫外黄变,捕捉自由基,延缓EVA老化 硅烷偶联剂提高EVA与玻璃的粘结强度 P 13 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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。

11、下面是Bridgestone S11与First F806差异的对比。 名称VA含量交联剂 体 系 耐黄变性能剥离强度流动性出现气泡概率 Bridgestone S11 28%左右稳定优均匀合适较少 First F80633%左右稍差良好波动大偏大较多 注:未列出的性能参数二者差距不大。 P 14 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.4 EVA的评价指标及检验方法 评价指标检测项 目检测 方法 外观尺寸,有无瑕疵符合来料检验 作业指导书 要求(目测,尺) 力学性能与背板/玻璃剥离强度 抗拉强度/断裂伸长 按照GB/T 2791/2790中测试 要求操作

12、(万能试验 机 ) 按照GB/T 1040中测试 要求操作(万能试验 机) 电学性能击穿电压按照GB/T 1408测试 要求进行测试 (电压击 穿试验 机) 交联度交联度测试按照正常层压 工艺,二甲苯萃取法 透光率不同光谱光透过率检测 紫外光/可见光透过率(紫外分光光度计) 老化黄变黄变指数紫外,湿热老化后测试 其黄变指数 粘结可靠性老化后与背板/玻璃剥 离强度 对剥离样品进行紫外/湿热老化 按照GB/T 2791/2790中测试 要求操作(万能试验 机 ) 可靠性验 证 参见附录参考IEC要求测试 (参见附录) P 15 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EV

13、A 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) 。 P 16 中国南玻集团股份有限公司 C

14、SG HOLDING CO.,LTD 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 P 17 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 P 18 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 焊带

15、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 种类电阻率(.cm) 铜1.69*10-6 锡1.14*10-5 铅2.06*10-5 银1.62*10-6 种类热膨胀系数(/ ) 铜1.69*10-6 硅2.6*10-6 种类固相点液相点 60%Sn/40%Pb183 190 62%Sn/36%Pb/2% Ag 178 180 96.5%Sn/3.5%Ag217 219 P 19 中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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

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