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1、晶硅太阳电池组件简介,岳之浩 南昌大学 光伏研究院,提纲,一、晶硅太阳电池组件生产工艺,晶硅光伏电站 垂直一体化流程,一、晶硅太阳电池组件生产工艺,筛选,单焊,串焊,自动焊,层叠,层叠EL,层压,装框,装接线盒,擦拭,成品EL,入库,光伏组件生产工艺,提纲,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,光伏组件原辅材料,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,背板 EVA 焊带 硅胶 玻璃,光伏组件主要原辅材料,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,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）+ EVA粘结层（有含氟膜、改性 EVA、PE、
2、PET等）。 特点： （1）优异的耐侯性 （2）低的水汽渗透率 （3）良好的电绝缘性 （4）一定的粘结强度,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,背板,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,注：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。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,背板,PET(聚对苯二甲酸乙二酯) 优点：较低的水汽透过率 优异的绝缘性能 缺点：在高温高湿中
3、容易水解 在紫外光照中易发生光降解,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,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,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,背板,市场上主流背板及其组成 目前背板主要有：氟膜背板和非氟膜背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,氟膜背板 氟膜具有优异的耐腐蚀、耐溶剂、耐污水、耐磨性、自洁性、耐候性、耐久性和自熄性等性能，完全满足电池背板材料的要求，目前晶硅太阳电池背板材料常用氟膜有聚氟乙烯( PVF) 和聚偏二氟乙烯 ( PVDF) ，氟膜处于背
4、板结构的外层，具有良好的抗环境侵蚀能力。 PVDF 与 PVF 分子结构非常相近似，PVDF 的氟含量59%远高于 PVF 的41%，因此其耐候性优于 PVF，且其熔点和分解温度相差大，易于加工，不像 PVF 那么容易降解，同时透湿性也优于 PVF，所以 PVDF 膜的发展正在逐渐成为光伏组件背板基膜的主流。,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,TPT背板 TPT 结构是最早的太阳能电池背板结构，现在也是双面含氟复合型背板的统称，其结构为氟膜/PET/氟膜。最早的T层是指杜邦公司所生产的Tedlar薄膜，已成功运用于光伏领域25年之久。 Tedlar薄膜型背板的全球主要厂商有奥地利 Iso
5、voltaic，意大利coveme ，韩国 SFC，台湾台虹，日本 MA，德国 Krempel等。 为了降低成本、改善背板与EVA的粘接强度，一部分厂商采用 PE 或 EVA 代替内层的氟膜，其结构为氟膜/PET/PE。这种背板一般使用年限较双面都是氟膜的 TPT 短。目前 TPE 结构的太阳能电池背板销量已经超过 TPT 结构，成为市场主流，其生产公司主要有日本Toyal, 美国 Madico 公司等。,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,KPK背板 由德国 Krempel 公司和 法国 Arkema 公司共同最先开发出来，其结构为 PVDF/PET/PVDF，属于 TPT 结构的一种，
6、该产品自2008 年推向市场以来，已被欧洲和亚洲主要的光伏组件生产厂商广泛采用，PVDF较PVF 具有更好的耐候性和加工性，但是 PVDF 薄膜成型加工技术要求较高。 生产商主要有法国阿科玛，韩国 SKC 和日本电气，目前，国内也有关于 PVDF 的原料改性和薄膜制备研究，其中佛山市金冠高科新材料有限公司已经研发成功，可以代替进口的 PVDF 薄膜。,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,BBF背板 结构为 THV/PET/EVA，一般采用多层共挤生产。其中THV 树脂是四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯的三元共聚物，是目前韧性最佳的氟聚合物。 BBF 太阳能电池背板具有卓越的耐候性，良好的回弹性
7、、阻燃性、低渗透性，多层之间用化学方法粘合，无粘合剂。 目前，美国3M 公司在生产这种背板。,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,氟涂料背板 该类背板的设计思路是使用氟炭涂料涂布到 PET 薄膜上以替代氟塑料薄膜 其结构为氟涂料/PET/氟涂料，目前国内较多作为涂布材料的有四氟的 PTFE、PVDF、FEVE，但是氟涂料因固有一些问题如粘结性、针孔、附着力、开裂和挥发性等暂不能应用于背板，只能用于低端市场。,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,非氟膜背板 为了降低成本，或是由于氟膜供应不足，而采用无氟树脂薄膜生产背板，该结构通常为三层 PET，即 PET/PET/PET 或PET/PE
8、T/EVA，该产品使用年限较短，只能用于使用条件不是很恶劣的地方，不含氟背板无法满足商用晶硅太阳能电池组件 25 年的湿热、干热、紫外等环境考验与使用要求，很难适合用于晶硅太阳电池组件的封装，该结构的背板日本生产和使用较多，包括电技研 TOPPAN、TORAY ( 东丽)、KEIWA 和 REIKO 等。,背板,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,背板,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
9、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！,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,背板,常见的PET失效方式,PET层对于背板最为重要，它起到隔绝水汽、 绝缘作用，并给予背板一定的机械强度， 但是PET耐候性比较差。所以通常使用氟膜或者改性PET来提高其耐候性。 PET独特的分子结构导致背板在不同老化条件下有着不同的失效模式。所以有必要比较氟膜背板与改性PET背板在不同老化条件下的耐候性。,紫外老化：黄变,PCT老化：脆化,热循环：起皱,湿热老化：分层,
10、二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,EVA,EVA胶膜成分 EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）胶膜是一种因受热发生交联反应从而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,体型,线型,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,EVA,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：,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,EVA,EVA主要供应商及性能比对 EV
11、A厂家众多，主要EVA供应商有日本三井化学，Bridgestone，国内的如First，斯威克、海优威等。 下面是国外EVA与国内EVA差异的对比。,注：未列出的性能参数二者差距不大。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,EVA,封装胶膜 EVA 中 Va 含量的测定,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,EVA,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
12、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）。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,焊带,焊带的结构和分类,焊带的结构,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,焊带,焊带的分类,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,焊带,焊带的各种成分指标及可靠性 焊带的各种成分性能参数,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,焊带,光伏行业对焊带的要求 （1）低电阻率： (焊带电阻率) =R (焊带电阻) *A (焊带截
13、面积) /L(焊带长度) （2）安全载流量截面积 一般对应3.75A的电流强度的焊带的横截面应 0.3 mm2。 （3）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：单片焊带180N/mm2，汇流条 200N/mm2。 屈服强度80MPa 伸长率30%。 （4）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。 （5）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。控制涂层的熔化温度。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,焊带,焊带的厂家国外的如Ulbrich，国内的焊带厂家很多，如太阳集团、Sv
14、eck、宇邦等。 Ulbrich与太阳集团焊带的性能比较,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。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,硅胶,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,脱肟型 脱酸型 脱醇型 脱胺型 脱酰胺型 脱酮型 脱醇型,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,硅胶,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，俗称AB胶。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
15、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。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,硅胶,硅胶的主要厂家 国外硅胶厂家有道康宁； 国内的硅胶厂家有北京天山，上海回天，广州白云等。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,硅胶,硅胶的评价指标及检测方法（单组分） 光伏行业对硅胶的总体性能要求： （1）具有弹性、应变能力 （
16、2）良好的电绝缘性能 （3）良好的耐气候性能 （4）粘接、密封性能可靠不失效,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,硅胶,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。,二、晶硅太阳电池组件主要原辅材料,硅胶,常见的硅胶失效方式 （1）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
