组件原材料成本分析

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组件原材料成本与质量控制
光伏科技有限公司
主要内容
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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
Tedlar为二代
Tedlar为一代 PET有两层 不同改性PET 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
外观 力学性能 电学性能
检测项目
尺寸,瑕疵 抗拉强度/断裂伸长 击穿电压
检测方法
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 VA含量 分子量及分布 交联剂体系 阻聚剂 抗氧剂 光稳定剂 硅烷偶联剂 对性能的影响 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 分子量越高,流动性越差,整体力学性能越好 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 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 提高EVA的抗氧化性能 提高EVA的耐紫外黄变,捕捉自由基,延缓EVA老化 提高EVA与玻璃的粘结强度
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。
价格 含氟薄膜 EVA 贵 便宜 抗紫外 优 一般 与PET粘结 一般 优 对PET保护 优 差 与EVA粘结 良 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。
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 铜基带尺寸 镀锡层成份 单面镀锡层厚度 铜基材电阻率 抗拉强度 0.03-0.05mm 1.5*0.15mm Ulbrich 1.8*0.18mm 0.02-0.0275 mm 1.5*0.15mm 0.025~0.04mm 62%Sn36%Pb2%Ag 0.025~0.04mm ≤1.80*10-6 Ω.cm Extra Soft 220-276 N/mm² Ultra Soft 220-269 N/mm² Extra Soft 25% Ultra soft 28% ≤1.80*10-6Ω.cm >150N/mm2 Sveck 1.8*0.18mm
Eຫໍສະໝຸດ BaiduA
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 Bridgestone S11 First F806 VA含量 28%左右 33%左右 交联剂体系 稳定 稍差 耐黄变性能 优 良好 剥离强度 均匀 波动大 流动性 合适 偏大 出现气泡概率 较少 较多
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
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)。
符合进料检验作业指导书要求(目测,尺) 按照GB/T 1040测试要求进行测试(万能试验机) 按照GB/T 1408测试要求进行测试(电压击穿试验机)
收缩率
透水率 粘结性能 可靠性验证
二维尺寸稳定性
透水率测试 与EVA/硅胶剥离强度 层间剥离强度 参见附录
150℃,30min测量背板二维尺寸变化(恒温箱)
Tedlar+PET+Tedlar Tedlar+PET+Tedlar
Tedlar+PET+EVA PVDF+PET+PE PET+PET+PET 与上结构一致
良 良
良 一般 差 差
NA 二代Tedler逊于一代
较薄,耐侯性能不及TPT PET材质差,PE易发黄 PET自身结构耐侯性差 PET材质差,易老化
按照ISO 15106-1测试要求测试(透水率测试仪) 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 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
60%Sn/40%Pb 96.5%Sn/3.5%Ag
62%Sn/36%Pb/2%Ag 178 ℃
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。
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
O C HOCH 2CH 2 O C OCH 2CH 2 O
n OH
PET (n=聚合度)
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
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
硅胶 4.1 硅胶的分类
1)单组分室温硫化硅橡胶 脱肟型 脱酸型 脱醇型 脱胺型 脱酰胺型 脱酮型 脱醇型
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

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。
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 外观 力学性能 电学性能 交联度 透光率 老化黄变 粘结可靠性 可靠性验证 检测项目 尺寸,有无瑕疵 与背板/玻璃剥离强度 抗拉强度/断裂伸长 击穿电压 交联度测试 不同光谱光透过率 黄变指数 老化后与背板/玻璃剥 离强度 参见附录 检测方法 符合来料检验作业指导书要求(目测,尺) 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) 按照GB/T 1408测试要求进行测试(电压击穿试验机) 按照正常层压工艺,二甲苯萃取法 检测紫外光/可见光透过率(紫外分光光度计) 紫外,湿热老化后测试其黄变指数 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) 参考IEC要求测试(参见附录)
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 铜 锡 电阻率(Ω.cm) 1.69*10-6 1.14*10-5 种类 铜 硅 热膨胀系数(/℃) 1.69*10-6 2.6*10-6

银 种类
2.06*10-5
1.62*10-6 固相点 183 ℃ 217 ℃ 液相点 190℃ 180 ℃ 219 ℃
耐侯性
使用温度/ ℃ 与PET黏合 加工方式

-70~110 一般 挤出/流延/涂布

-40~150 一般 挤出/涂布

-190~260 一般 涂布

/ 良 挤出

-260~300 优 挤出
一般
/ 优 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。
延伸率
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 外观 力学性能 电阻率 成分分析 可靠性 检测项目 尺寸,瑕疵 抗拉强度/断裂伸长 电阻率测试 铜的纯度 镀层成分分析 参见附录 检测方法 按照来料作业指导书的要求检测 按照GB/T 228要求测试(万能拉力试验机) 供应商提供数据(可以送第三方检测) 外测 参考IEC要求测试(参见附录)
背板
几种主流背板性能对比
背板 Isovolta AAA Isolvolta TPT 组成 三层聚酰亚胺 Tedlar+PET+Tedlar 耐侯性 优 优 缺陷 自清洁能力差,易脏污 层间剥离力弱,价格贵 备注 机械强度较弱 Tedlar为一代
SFC TPT 台虹 TPT
Madico TPE 日本TOYO 透明背板 TOYO黑色
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