太阳能光伏组件原材料成本与质量控制全.ppt

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1、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

2、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+

3、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

4、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

5、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

6、,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

7、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

8、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

9、，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

10、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

11、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，

12、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

13、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

14、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！,