太阳能电池组件原材料成本与质量控制(ppt)课件.ppt

1、组件原材料成本与质量控制组件原材料成本与质量控制主要内容n背板nEVAn焊带n硅胶n接线盒n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：特点：优异的耐侯性优异的耐侯性 低的水汽渗透率低的水汽渗透率 良好的电绝缘性良好的电绝缘性 一定的粘结强度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

2、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/-70110-40150-190260/-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）作用作用：降低水汽透过率 优异的绝缘性能 缺点缺点：在高温高湿中容易水解 在紫外光照中易发生光降解 COOCH2CH2COOHOCH2CH2OHnPET(n=聚聚合合度度)背板1.1.3 与E

3、VA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：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、C

4、ovene、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 TPTTedlar+PET+Tedlar优层间剥离力弱，价格贵Tedlar为一代SFC TPTTedlar+PET+Tedlar良NA台虹 TPTTedlar+PET+Tedlar良二代Tedler逊于一代Tedlar为二代Madico TPETedlar+PE

5、T+EVA良较薄，耐侯性能不及TPTTedlar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PETTOYO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。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

6、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。背板1.4 常见的背板失效方式 背板自身结构缺陷背板自身结构缺陷：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）。层间胶黏剂缺陷层间胶黏

7、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）与与EVAEVA粘结层缺陷粘结层缺陷：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。背板的材质决定了组件的使用年限。EVA2.1 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

8、溶剂性、耐老化性。交联EVA2.2 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E

9、VA老化硅烷偶联剂提高EVA与玻璃的粘结强度EVA2.3 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。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 S1128%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。EVA2.4 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

10、强度抗拉强度/断裂伸长按照GB/T 2791/2790中测试要求操作（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）EVA2.5 常见的EVA失效方式 发黄发黄：EVA发黄由两个因素导

11、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：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（9

12、9.9%）、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 19062%Sn/36%Pb/2%Ag

13、178 180 96.5%Sn/3.5%Ag217 219 焊带3.2.2 光伏行业对焊带的要求低电阻率：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。与硅片的相容性与硅片的相容性 尽量使用软

14、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焊带的性能比较项目项目 Ulbrich Sveck 铜基带尺寸1.5*0.15mm1.8*0.18mm1.5*0.15mm1.8*0.18mm镀锡层成份 62%Sn36%Pb2%Ag 单面镀锡层厚度0.03-0.05mm0.02-0.0275 mm0.0250.04mm0.0250.04mm铜基材电阻率1.80*10-6.cm1.80*10-6.cm抗拉强度Extra Soft 220-276 N/mm

15、 Ultra Soft 220-269 N/mm 150N/mm2延伸率Extra Soft 25%Ultra soft 28%15%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评价指标检测项目检测方法外观尺寸，瑕疵按照来料作业指导书的要求检测力学性能抗拉强度/断裂伸长按照GB/T 228要求测试（万能拉力试验机）电阻率电阻率测试供应商提供数据（可以送第三方检测）成分分析铜的纯度镀层成分分析外测可靠性参见附录参考IEC要求测试（参见附录）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

16、成型室温硫化硅橡胶 脱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

17、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n具有弹性,应变能力n良好的电绝缘性能n良好的耐气候性能n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

18、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评价指标检测项目检测方法外观尺寸，瑕疵按照来料作业指导书要求检测固化参数表干时间/固化速率按照来料作业指导书要求检测力学性能抗拉强度/断裂伸长按照GB/T 528测试要求测试剥离性能与背板剥离强度按照GB/T 2791测试要求测试剪切强度与铝片拉伸剪切强度按照GB/7124测试要求测试匹配性与焊带/接线盒/EVA/二极管匹配性不与这些材料发生反应（一般DH1000h）电学性能体积电阻率/击穿电压可靠性参见附录参考IE

19、C要求测试（参见附录）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。剪切强度差剪切强度差：导致封装不良。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

20、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

21、。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 评价指标检测项目测试方法外观尺寸，有无瑕疵按照来料检验作业指导书操作力学性能弹片与汇流条拉力二极管角卡紧力导线与接线盒拉力接线盒与固化后拉力防火等级耐火测试外侧（土办法是点燃记录熄灭时间）导通性导通测试用万用表测试导线两端是否连通耐低温能力低温冲击按VDE V 0126-3-2006 6.3.10要求测试热变形烘烤试验90，4h，有无变形可靠性验证参见附录参考IEC 要求测试（参见附录）接线盒5.3 接线盒厂家 目前国内

22、的接线盒厂家很多，如浙江仁和，苏州快可，冠日等。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。密封失效密封失效：密封圈老化，或灌封胶出现问题，导致湿漏电不

23、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；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。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。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！