太阳能光伏组件原材料成本与质量控制(全)

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PVFPVDFPTFETHV聚酰亚胺改性PET耐侯性优优优优良一般使用温度/℃-70~110-40~150-190~260/-260~300/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1.1.2PET（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COOCH2CH2COOHOCH2CH2OHnPET(n=聚合度)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IsovoltaAAA三层聚酰亚胺优自清洁能力差，易脏污机械强度较弱IsolvoltaTPTTedlar+PET+Tedlar优层间剥离力弱，价格贵Tedlar为一代SFCTPTTedlar+PET+Tedlar良NA台虹TPTTedlar+PET+Tedlar良二代Tedler逊于一代Tedlar为二代MadicoTPETedlar+PET+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/T1040测试要求进行测试（万能试验机）电学性能击穿电压按照GB/T1408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ISO15106-1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/T2791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。EVA2.1EVA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EVA2.2EVA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EVA2.3EVA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BridgestoneS11与FirstF806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BridgestoneS1128%左右稳定优均匀合适较少FirstF80633%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。EVA2.4EVA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/T2791/2790中测试要求操作（万能试验机）按照GB/T1040中测试要求操作（万能试验机）电学性能击穿电压按照GB/T1408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/T2791/2790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：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%Sn40%Pb62%Sn36%Pb2%Ag96.5Sn3.5%Ag其它…按用途分：互联条、汇流条按硬度分：1.Soft2.ExtraSoft3.UltraSoft4.UltraSoftPlus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（Ω.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℃190℃62%Sn/36%Pb/2%Ag178℃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：ρ(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/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焊带的性能比较项目UlbrichSveck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0.03-0.05mm0.02-0.0275mm0.025~0.04mm0.025~0.04mm铜基材电阻率≤1.80*10-6Ω.cm≤1.80*10-6Ω.cm抗拉强度ExtraSoft220-276N/mm²UltraSoft220-269N/mm²150N/mm2延伸率ExtraSoft25%Ultrasoft28%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/T228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