太阳能电池组件原材料成本与质量控制(ppt文档).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,P,*,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,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,PVF,PVDF,PTFE,THV,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,：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,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,、,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,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+Tedlar,优,层间剥离力弱，价格贵,Tedlar,为一代,SFC TPT,Tedlar+PET+Tedlar,良,NA,台虹,TPT,Tedlar+PET+Tedlar,良,二代,Tedler,逊于一代,Tedlar,为二代,Madico,TPE,Tedlar+PET+EVA,良,较薄，耐侯性能不及,TPT,Tedlar,为一代,日本,TOYO,PVDF+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。,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,：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：,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,EVA,老化,硅烷偶联剂,提高,EVA,与玻璃的粘结强度,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。,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 F806,33%,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。,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（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）,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,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,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%Pb,183,190,62%Sn/36%Pb/2%Ag,178,180,96.5%Sn/3.5%Ag,217,219,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/mm,2,，汇流条,200N/mm,2,.,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,项目,Ulbrich,Sveck,铜基带尺寸,1.5*0.15mm,1.8*0.18mm,1.5*0.15mm,1.8*0.18mm,镀锡层成份,62%Sn36%Pb2%Ag,单面镀锡层厚度,0.03-0.05mm,0.02-0.0275 mm,0.0250.04mm,0.0250.04mm,铜基材电阻率,1.80*10,-6,.cm,1.80*10,-6,.cm,抗拉强度,Extra Soft 220-276 N/mm,Ultra Soft 220-269 N/mm,150N/mm,2,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,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,IEC,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,：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！,