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1、,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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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Ulbric
9、h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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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!,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.9.120.9.1Tuesd
16、ay, September 1, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。23:30:4723:30:4723:309/1/2020 11:30:47 PM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.9.123:30:4723:30Sep-201-Sep-20 4、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。23:30:4723:30:4723:30Tuesday, September 1, 2020 5、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。20.9.120.9.123:30:4723:30:47September 1, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。20