双面电池封装材料及封装方案选择-周光大

双面电池封装材料及封装方案选择 周光大 博士 2018.11. 08 西安 主要内容 一、背景介绍 二、双面双玻的封装方案 三、双面单玻的封装 四、福斯特的产品解决方案 www.firstpvm.com  电池和组件技术发展精彩纷呈 N型电池的发展及 P型电池的双面化。 背景双面电池及组件封装 双面电池  组件封装双面双玻、双面透明单玻、双面电池单面单玻 镀膜玻璃 TF4 POE 电池片 TF4 POE 浮法玻璃 镀膜玻璃 TF4 POE 电池片 TF4 POE 透明背板 镀膜玻璃 EVA 电池片 EVA 白色背板 叠瓦技术半片技术 多主栅技术 www.firstpvm.com 双面电池组件封装新需求 1抗 PID ➢ P型双面电池的结构设计，背面存在 PID新衰减的风险。 PID 1000h ↓3.45 Initial Glass Normal PO film P 型单面电池 Normal PO film BS PID test condition 85C, 85RH, -1000Vdc Glass Normal PO film P 型双面电池 Normal PO film Glass 正面 背面 Initial PID 96h www.firstpvm.com 双面电池的 PID衰减机理研究 10 14 10 15 10 16 10 17 - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 -5 0 5 F i l m 1 0 F i l m 3 F i l m 4 F i l m 6 F i l m 5 F i l m 7 F i l m 8 F i l m 9 F i l m 2 P ow er Lo ss V R oh m . cm -1000V PI D 96h F i l m 1 ✓ 抗 PID与封装胶膜 VR非线性相关 背面玻璃析出的 Na 进攻电池片的 AlOx层 16片双面电池组件 Pmax在 PID96h 后的衰减 率 （ ）电池 组件类型 测试面 P型 PERC 双面 A 双玻 正面 0.57背面 15.81 单玻 正面 5.79 P型 PERC 双面 B 双玻 正面 3.29背面 13.84 单玻 正面 1.58  对玻璃的敏感性增加，背板封装的 PID特性由于玻璃封装。 www.firstpvm.com P型双面电池封装用 POE改进前后对比 TF系列产品 常规 POE TF4P 初始 PID192h PID284h PID488h 单 玻 组 件 双 玻 正 面 双 玻 背 面 ↓ 0.28 ↓ 0.14 ↓ 1.56 ↓ 1.55 ↓ 2.33 ↓ 2.91 ↓ 0.87 ↓ 1.93 ↓ 3.03 初始 PID96h 单 玻 组 件 双 玻 正 面 双 玻 背 面 ↓ 0.57 ↓ 15.81 ↓ 1.11 ◼目前为止， TF4P可以经受任何双面电池、 N型电池的长时间 PID测试。 www.firstpvm.com P型双面电池封装用 POE改进前后对比 TF4P Initial Pmax 266.1 W PID 192h Pmax 267.0 W 背 面 正 面 Pmax 196.2 W Pmax 195.5 W 改进后 0.34 0.36 P型双面双玻 组件 72片版型 Pmp（ W） 衰减率 （ ）初始 PID96h 组件 1 正面 347.5 345.0 0.72 背面 239.2 237.4 0.75 组件 2 正面 347.8 345.7 0.60 背面 239.7 237.4 0.96 组件 3 正面 349.1 347.7 0.40 背面 238.7 237.9 0.34 组件 4 正面 350.2 349.3 0.26 背面 239.6 238.4 0.50 双面电池组件 PID实测结果 ◆常规的 EVA和 POE无法实现抗 PID功能，需对阻隔性进行特殊改善。 www.firstpvm.com TF4P与共挤型产品的差别提供持久的保护 ◆ 共挤型 PO 确定性的抗 PID标准很重要 96h， 192h还是更长时间的抗 PID EVA 阻隔 POE层 EVA 阻隔 POE层 EVA POE 阻隔层 单层 两层共挤 三层共挤 0 5 10 15 20 25 30 0h 96h 192h 288h 384h 480h 576h Po we r lo ss P型双面双玻背面 PID TF4 PO 共挤型 PO-1 共挤型 PO-2 www.firstpvm.com 双面双玻的应力与粘接 ➢ 双玻组件层压过程中的应力与边缘脱层 E 比较大 τ– Fa E t/21 υ T– Fa ＞ 0 脱层） or ＜ 0 （不脱层 ） 双玻组件的粘接非常重要 www.firstpvm.com 水分的入侵因素及影响 封装胶膜的粘结强度及持久性 前板玻璃 封装胶膜 后板玻璃 H2O  不封边双玻组件 组件材料 WVTR[g/m2/day] EVA * 30 聚烯烃 * 35 背板 * 1.52.5 硅胶 45 双面双玻组件的封装剥离强度保持 www.firstpvm.com 户外阶段应力控制 通过短边框的设计与结构胶 应用实现内部应力与机械载 荷的平衡。 边框对双面双玻组件的应力 www.firstpvm.com 欧标认证 UL认证 0 40 80 120 160 Rete nti on ra te, FS52 8 Comp etin g p ro du cts 8 0 C 拉伸 8 0 C 剪切 - 2 0 C 拉伸 - 2 0 C 剪切 水 - 紫外 1008h 酸雾 盐雾 清洁剂 D H 15 00 H F2 0 T C 30 0 U V 12 0 50 C w at er 0 20 40 60 80 100 R e te n ti o n r a te , F S 5 2 8 C o m p e t i n g Pro d u ct s 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 DH 2 0 0 0DH 1 5 0 0DH 1 0 0 0DH 5 0 0 T e n s il e S tr e n g th ,M P a F S 5 2 8 C o m p e t i n g Prod u ct s In itial ✓ FS528结构胶在晶硅组件和薄膜组件 均实现大规模商业化应用。 双面双玻组件的边框结构胶可靠性 FS528绝缘性能 项目 体积电阻率 表面电阻率 击穿电压 初始 ≥1*1016Ω.cm ≥1*1015Ω.cm ≥25kV DH1000 ≥1*1014Ω.cm ≥1*1014Ω.cm ≥20kV TC300 ≥1*1014Ω.cm ≥1*1014Ω.cm ≥20kV HF20 ≥1*1014Ω.cm ≥1*1014Ω.cm ≥20kV www.firstpvm.com 封装胶膜风险因素 PID、剥离强度保持、背面的水汽阻隔 封装组合降本 结构胶安装降本 层压方式防过压 双面双玻封装小结 POE仍是最佳封装选择 1）工装保护 2） C型包边 3）平板式层压机 1）长边框 2）分段边框 Glass P型双面电池 F406P EVA TF4P POE Glass 1） POEPOE 2） EVAPOE 降本 www.firstpvm.com 2012年，量产生产 TF系列 POE产品，国内外较多客户开始进行认证； 2016年，收购美国 DOW ENLIGHTTM 系列的 POE胶膜工厂； 2018年，福斯特全年 POE胶膜销售预计超 7GW；市场占有率 70； 2019年， 新增 2亿平方米的 POE扩产计划，促进 POE成为常规品。 福斯特与陶氏 POE市场的“领跑者” www.firstpvm.com 双面单玻组件的封装 白色 EVA常规背板 白色 EVA单玻组件 增益 双面电池可更多的透射光。 透光率 波长 nm 不同厚度硅片透光率 * *根据硅片吸收系数计算，且不考虑表面反射 Green M A, Keevers M J. Optical properties of intrinsic silicon at 300 K [J]. Prog.Photovolt Res. Appl., 1995, 33189-192 300 450 600 750 900 1050 1200 0 20 40 60 80 100 Ref le ct iv ity Wavelength nm F 806 W 白色 EVA 白色背板 ◆实测三种电池对比 www.firstpvm.com 双面单玻组件的封装 白色 EVA常规背板 增益 1.2-3.5W Bifacial Cell Bifacial Cell Glass Backsheet 406PS EVA F806W EVA Bifacial Cell Bifacial Cell Glass Backsheet 406PS EVA EVA 增益 7-10W Bifacial Cell Bifacial Cell Glass Glass 406PS EVA F806W EVA Bifacial Cell Bifacial Cell Glass Glass 406PS EVA EVA 水汽阻隔 抗 PID 线路保护 双面电池多了透过电池片的光反射增益，用于直接发电，采用白色 EVA能实现更多收益。 www.firstpvm.com 高透 透明背板 浮法玻璃 普通 透明背板 透明背板 双面单玻组件的封装选择透明胶膜 透明背板 400 600 800 1000 1200 1400 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 High c le ar b ac ks hee t Glas s Comm on c le ar b ac ks hee t Transm it t ance Wavele ngthnm 透光率曲线 红外区透光率 4.8 ◆对双面电池而言，透明背板可以减少双面电池的 PID因素。 www.firstpvm.com 透明背板优点 含氟涂层紫外吸收 QUV160kwh/m2 0 500 1000 1500 2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Pe e li n g St re n g th N /1 0 mm D a m p -H e a t a g i n g t i m e h CPC型透明背板的耐候性 www.firstpvm.com 双面单玻组件的封装选择透明胶膜 透明背板 ➢ 针对双面电池同样的抗 PID、背面水汽入侵需求，同样推荐玻璃 /EVA/电池 /POE/透明背板的封装结构； ➢后层要具备抗 PID、 UV 阻隔、水汽阻隔功能； 注用双面玻璃进行组件实测水汽入侵结果 www.firstpvm.com GlassTF4 POE N型双面 TF8 POE 透明背板 初始 PID96h 透明背板的组件 PID测试 GlassTF4 POE P型双面 TF8 POE 透明背板 初始 PID96h ➢ 透明背板 双面电池 PID test condition 85C, 85RH, -1500Vdc ↓ 1.18 ↓ 1.91 ↓ 1.60 ↓ 0.99 ➢ 透明背板与 POE 搭配使用，表现出优异的抗 PID性能。 双面 单玻 正面 双面 单玻 背面 www.firstpvm.com  双面电池的双玻封装中， POE是目前集合抗 PID、水汽阻隔、长期耐候性于一体的 最佳方案； PID、层压应力控制、粘结强度保持是双玻组件制作的重要关注点。 镀膜玻璃 TF4 POE P型 PERC双面电池 TF4 POE 玻璃 镀膜玻璃 F406P EVA Bifacial cell F806W EVA 背板  双面电池的常规单玻组件，组件背面采用改进的白色 EVA可有效增强组件的正面输 出功率，透明背板是双面发电的经济选择。 CPC透明背板可以在透光、耐候及可靠 性上实现均衡。 小结 FRST 封装方案 镀膜玻璃 F406P EVA P型 PERC双面电池 TF4 POE 玻璃 镀膜玻璃 F406P Bifacial cell TF4P POE 透明背板 杭州福斯特应用材料股份有限公司 HANGZHOU FIRST APPLIED MATERIAL CO., LTD. 浙江省临安市锦北街道福斯特街 8号 PC.311300 ADD NO.8 FIRST STREET, LIN’AN, HANGZHOU,CHINA 311300 TEL 86 571-63710167 FAX 86 571-63710907 www.firstpvm.com