高效组件的封装方案及发展趋势-张军

高效组件的封装方案及发展趋势 报告人： 张 军 2018年11月 中国﹒西安 提纲 高效 组件 发展与封 装需求 高效 组件 的提效封 装方案 封装 材料 失效分析 与改善 未来 发展 趋势 领跑者的高效组件类型 目前，“应用领跑者”项目九个基地，合计4.5GW，需求产品类型大致 分为如上7种，项目总量70个，其中单晶项目62个 市场以P型单晶（双面、双面半片、常规版型）为主流，共计49个，占 项目总量的70% 而“技术领跑者”对于组件效率有了更高的要求，除了电池效率的提升， 高效组件的封装也有更高的要求 2 高效组件对于封装材料需求 3  高效组件产品，组件提效需求  系统电压升级，组件绝缘耐压需求  电池效率提升，组件耐热性需求  多种安装环境，环境耐候性需求  推动平价上网，高性价比需求 …… 提纲 高效 组件 发展与封 装需求 高效 组件 的提效封 装方案 封装 材料 失效分析 与改善 未来 发展 趋势 PERC电池在900-1200nm长波段的光谱响应 高于传统电池，PERC电池的绝对效率比普通电 池高出1% 白色EVA除了在可见光区的反射率比背板高 外，在900-1200nm长波段的反射率差异更 大。白色EVA搭配PERC电池会有更高的功率 增益 白色EVA提升组件功率 EVA 电池片档位 平均功率 （W） 平均PL 差值（W) A家白色EVA 156SK PR0-4 5.13W 303.68 1.34% 1.70 B家白色EVA 303.87 1.28% 1.89 常规透明EVA 301.98 1.89% / 5 反光焊带提升组件功率 反光焊 带A 反光焊 带B 微结构反光焊带原理与产品 分段式反光焊带设计解决焊接问题 反光焊带较好的反光效果在于精细加工，微米量级槽 结构具有更好的散射效果 6 n=1.5, θc=41.8 度 反光贴膜提升组件功率 LRF 供应商 棱镜角度 反射峰角度 峰距 反射率 A 45° 120° 50um ≥85% B 0° 120° 50um ≥85% C 波浪形 120° 50um ≥85% D 0° 120° 50um ≥90% E / 120° / ＞85% F 45° 120° 50um ＞85% 7  目前主要问题在于膜厚卡槽，粘接层与焊带之间粘接力低 不同类型背板反射率：TPT＜KPF＜KPO＜PPO＜高反背板 根据背板类型的不同 ， 在380-1100nm反射 率70-90% 反射率差异10%，组 件Isc差异0.3%以上，最 大相差可以达到1W以上  高反射背板与常规背 板外观基本无差异，可 以替代常规背板进行生 产，大规模使用成本可 降低 高反背板提升组件功率 电池效率越高，背板差异带来的功率差异越大，高效PERC双面电池功率差2W左右 组件类型 BOM 信息 （焊带/ 反 光贴条/ 专 用标版…) 电池档位 （W) 组件电性能 平均功率 (W) 总数量 功率差异 Isc(A) Voc(V) FF(%) 156SK- 60(PR/5BB) 0.25mm 焊带(TPT) 5.2 9.80 40.10 76.79% 301.73 3800 / 5.23 9.80 40.10 76.92% 302.27 3660 / 5.25 9.81 40.14 77.06% 303.27 2130 / 156SK- 60(PR/5BB) 0.25mm 焊带（KPF) 5.2 9.83 40.02 77.00% 303.07 4406 1.35W 5.23 9.87 40.02 76.99% 304.12 1042 1.85W 5.25 9.85 40.13 77.25% 305.24 3808 1.98W 8 提纲 高效 组件 发展与封 装需求 高效 组件 的提效封 装方案 封装 材料 失效分析 与改善 未来 发展 趋势  背 板 内层的 失效模 式主要 是不耐UV，导 致黄变  背 板 中间层 的失效 模式主 要是不 耐水解 和UV ，导致开 裂及断 层  背 板 外层的 失效模 式是主 要不耐UV，湿 热，导 致粉化 ，开裂 背板常见失效模式 某背板E层/ EPE黄变 某背板断裂 某背板粉化，开裂 10 99.85 99.9 99.95 100 100.05 15 20 22.5 A厂家紫外阻隔率 99 99.5 100 12 15 20 25 B厂家紫外阻隔率 99.6 99.8 100 100.2 10 12 15 18 20 22.5 25 C 厂家紫外阻隔率 氟膜厚 度 μm A厂家紫外阻隔 率% B厂家紫外阻隔 率% C厂家紫外阻隔 率% 12 —— 99.35 99.78 15 99.924 99.58 99.82 18 —— —— 99.96 19 —— —— —— 20 99.99 99.85 99.96 22.5 99.996 —— 99.99 25 —— 99.93 99.99 背板外层耐候性能控制 氟膜15μm以上紫外阻隔率可达99.5%以上，满足250kwh紫外测试，考虑配方尺寸差异要求18μm以上 背板外层耐候性能提升 氟膜类别 厂家编号 氟含量（wt%） 进口氟膜 A 43.90% B 41.30% C 39.00% D 38.70% 国产氟膜 E 43.00% F 42.30% G 38.40% H 38.10% I 36.80% J 34.20% K 33.90% 杜邦T膜 L 28.1% 进口氟膜氟含量均大于38wt% 部分大厂氟膜氟含量均大于38wt% 部分小规模国产氟膜氟含量较低 氟膜从25 um减薄18 um UV耐候性降低 耐风沙侵蚀降低 建立氟含量标准规范，是背板提高耐UV，防止黄变，粉化和开裂的有效手段，晶澳 率先在行业建立背板氟含量标准，防止低氟含量背板进入JA组件，增加组件户外可靠性 氟膜风险管控——JA背板氟含量的技术标准（38wt%） 氟含量分类： 降本趋势以及风险： 12 92 94 96 98 100 102 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C 厂家紫外阻隔率 94 96 98 100 102 1 2 3 4 B厂家紫外阻隔率 99 99.5 100 2 3 5 6 A 厂家紫外阻隔率 A厂家280-380nm B厂家280-400nm C厂家340nm 涂层厚 度 μm A紫外阻隔率% 280-380nm B紫外阻隔率% 280-400nm C紫外阻隔率% 340nm 10 —— 99.97 100 7 —— 99.94 100 6 99.86 —— 100 5 99.83 99.74 100 4 —— —— 99.6 3 99.54 96.48 98.1 2 99.32 —— 95.00 背板内层耐候性能控制  不同厂家氟涂层厚度5μm以上处紫外阻隔率均趋于稳定，满足200kwh紫外测试 13 14 25年UV紫 外 辐照量kWh/m 2 荒漠地区 热带地区 温和地区 组件正面 2420 1870 1320 背板内层( 常规E VA ) 194 150 106 背板内层( 白色E VA ) 0.097 0.075 0.053 紫外透过组件的“玻璃+ 高透E VA + 高截止E VA ” 的阻隔，通过实验发现该组合层压后的紫 外 透过率为8%(行业内公认8%-10%, 实测值8.6%)，而白色E VA 的UV透过率为0.004%(实测 值)  除 了 背板内 层结构 的设计 优化，KPX 或TPX 结构 背板+ 白色E VA 的提 高背板 内层耐候 性能 力，防止 内层 黄变 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 280 300 320 340 360 380 400 透光率（%） 波长（nm） 白色E VA 透光率曲线 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 280 300 320 340 360 380 透过率(%) 波长（nm ） “ 玻璃+ 高透E VA + 高截止E VA “ 层压件透过率 曲线 背板内层耐候性能提升 14 15 无论是单独的PET还是整体背板， PCT48H一般相当于背板的DH2000（断裂伸长 率），通过PCT可以实现对背板性能有效监控 12 24 36 48 60 500 1000 1500 2000 2500 3000 PET-1-MD PET-1-TD DH时间T（h） PCT时间T（h） 12 24 36 48 60 72 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 KPO-PET-MD KPO-PET-TD DH时间T（h） PCT时间T（h） 背板耐水解性能的控制 15 测试温度 水透值 背板厂家 厚度 38 ℃ 1.70g/m 2 day A 0.340 1.98g/m 2 day B 0.320 从右侧的PID失效原模型图来看，背板对P ID 的影响主要为水汽透过率，下表是搭配E VA B 在常规条件下A与B两款背板的水透值，从数 据来看，两者相差不大，B稍好与A，且都满 足JA标准的＜2g/㎡day 批量监控数据得出B背板失效衰减较大，与常规水透数据不符合 从PID模型来看，主要是Na离子的迁移导致了PID的发 生，EVA体积电阻率对离子迁移有一定的阻隔作用，从 各家的体积电阻率数据来看，A，B，C上能够看出不同 体积电阻率对功率衰减值有一定影响，体积电阻率越大 ，功率衰减值越小 从实验数据来看， A，B，C PID衰减值与体积电阻率有一定关系，但是一个数量级范围PID失效 与体积电阻率没有明确关系 双面单玻，双面双玻，半片和叠瓦等新型高效组件PID问题需要重新研究 16 EVA及背板PID失效数据分析 提纲 高效 组件 发展与封 装需求 高效 组件 的提效封 装方案 封装 材料 失效分析 与改善 未来 发展 趋势 PERC双面发电组件 18 背板结构优化提升组件发电量 19 如果在背板E VA面形成不同折射率微 棱镜结构，改变照射到电池片缝隙上 的光线方向形成定向反射，效率提升 更高 温度升高光伏组件的功率下降，典 型温度系数为-0.4%/℃。如果太阳能 电池温度每升高1℃，则功率减少约 1W 封装材料中添加红外反射和辐射粒 子，一方面增加对红外线的反射，减 少热量吸收，一方面将组件热量辐射 到外部环境 散热不好导致组件发电能力降低 总结与展望  高效组件除了需求封装材料提升组件效率，还要求提升绝缘耐压， 满足组件耐热需求，环境耐候需求，还有高性价比需求 我们可以从EVA，反光膜，玻璃和背板等光学优化，或组件结构的电 学优化，满足高效组件封装要求 通过内层厚度或白色EVA的匹配提升背板内层的耐UV，通过PCT监 控 提升背板的耐水解，通过氟膜氟含量厚度监控提升背板外层可靠性 通过背板PID失效分析，热斑失效分析，控制组件辅材和电池关键参 数，实现组件产品质量监控 未来组件封装材料的设计和优化将根据组件技术的发展变化，单双玻 的市场变化取决于封装技术的发展，封装材料要满足组件高效率，高老 化性和本身高性价比的要求 20 Thank You