光伏组件用CPO背板的可靠性研究-杨楚峰

光 伏 组 件 用 CPO®背 板 的 可 靠 性 研 究2018.11 杨 小 旭 1 .福 斯 特 背 板 事 业 部 简 介• 研 发 总 部 浙 江 杭 州 ， 背 板 生 产 基 地 江 苏 常 熟 ；•光伏背板产品始于2 0 0 9年，以氟材料及精密涂布技术为核心；• 入 选 “ 工 信 部 《 光 伏 制 造 行 业 规 范 （ 材 料 类 ） 条 件 》 企 业 名 单 （ 第 一 批 ） 背 板 类 ” ；入 选 CQC“ 光 伏 组 件 封 装 用 背 板 领 跑 者 ” ；• 2017年 ， 产 能 达 到 5500万 m2， 销 售 3800万 ㎡ 。 （封装组件6 .6 GW）2018年 ， 产 能 达 到 6500万 m2， 预 计 全 年 销 售 4500万 ㎡ 。• 光伏背板产品累计出货量超过2 5 GW。 常 熟 背 板 生 产 基 地十万级背 板 生 产 车 间 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module u 阻 隔 水 汽 阻 隔 紫 外 线 阻 隔u 绝 缘 体 积 电 阻 率 击 穿 电 压 局 放 电 压 DTI/CTI值 u 耐 热 收 缩 率 RTI值 福 斯 特 背 板 简 况ü 福 斯 特 主 流 产 品 结 构 为 KPC、 CPC；F涂 层 在 背 板 上 使 用 已 有 十 余 年的 时 间 ， 实 践 证 明 性 能 可 靠 ， 已广 泛 应 用 在 背 板 的 内 外 层 ；ü 双 面 复 合 KPK出 货 占 比 5 %， 主 要使 用 进 口 氟 膜 。太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV moduleFirst-F背 板 功 能First-F背 板 优 点 公 司 的 背 板 产 品 以 氟 材 料 、 涂 层 技 术 和 复 合 技 术 为 核 心 ， 拥 有 10名 博 士 和 中 高 级 工 程师 组 成 的 专 业 研 发 团 队 ， 跟 踪 市 场 需 求 并 结 合 自 身 优 势 ， 开 发 了 BEC/BEO系 列 产 品 。青 山 湖 研 发 中 心 精 密 涂 层 产 线 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module2. First-F涂 层 核 心 技 术 关 键 材 料 表 层 颜 色内 层 Fo聚 烯 烃 薄 膜 白 /黑1 、 First-F涂 层 性 能 可 靠 ， 作 为 外 层 耐候 氟 材 料 性 价 比 高 ；2 、 First的 优 势 是 聚 烯 烃 材 料 加 工 改性 ， 丰 富 的 POE/EVA开 发 经 验 ；3 、 满 足 新 老 标 准 要 求 ， 凸 显 PET/PO复 合 材 料 的 协 同 功 能 。2 .1 背 板 降 本 新 方 案 ---CPO(1 0 0 0 V) BEO-301 CPO结构最高性价比的外层氟背板太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module F F F X O F F F X R2 OH OH R NCOOCN NCO PET F C NHCOO 化 学 交 联 反 应附 着 性 借 助 异 氰 酸 酯 交 联 助 剂 ， 氟 树 脂 与 PET间 发 生 化 学 交 联 反 应 ； 异 氰 酸 酯 起 到 桥 联 作 用 ， 促 使 PET与 氟 涂 层 间 形 成 稳 定 化 学 键 ， 达 到 两 者 之 间 永 久 性 结 合 。致 密 性 通 过 控 制 桥 联 键 ， 使 得 C-F键 形 成 多 层 分 布 状 态 ， 从 而 增 强 了 F元 素 在 涂 层 表 层 的致 密 性 ， 更 有 效 的 发 挥 F元 素 在 耐 候 性 方 面 的 优 势 和 保 护 内 部 弱 化 学 键 、 PET基 底 的 作用 。PETfilm CPO外 层 涂 层 结 构 示 意 图 HN OORNHOO HN OO F FFFFFFFFFFFFFFFFFF FFFF F PET 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV moduleF氟 涂 层 —三 维 空 间 交 联 成 膜 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320-20 24 68 1012 -20 24 68 1012 Delta Yellow Index Irradiation of UV (kwh/m2) 3um 5um 7um 10um Samples Thickness / um Transmittance 2 8 0 -3 2 0 nm 3 2 0 -4 0 0 nm PVDF film 1 5 1 .0 9 % 2.29%F-coating 3 2 .3 5 % 3.89%F-coating 5 0 .8 7 % 1.95%F-coating 7 0 .1 5 % 0.43%F-coating 1 0 0 .1 0 % 0.31% F氟 涂 层 性 能 ——紫 外 阻 隔 性 1、 F氟 涂 层 材 料 交 联 致 密 性 好 ， 固 化交 联 成 型 时 钛 白 粉 的 分 散 更 均 匀 ，10微 米 即 可 完 全 阻 隔 UVA及 UVB的 侵 害 ；2、 涂 层 ＜ 5微 米 不 能 有 效 阻 隔 紫 外 。F涂 层 膜 ＜ 3微 米 对 PET保 护 性 差紫 外 光 截 止 ： 15微 米 PVDF膜 ≈5微 米 F涂 层 膜 空 气 面 △ YI1.0， EVA面 △ YI0.5； 肉 眼 区 别 不 出 变 化 。 Florida, EVA Side Florida, Air SideArizona, Air SideArizona, EVA Side After-1 After-2Initial After-1After-1 After-1Initial InitialInitial After-2After-2 After-2户 外 曝 晒 5年 实 物 照 片 （ F涂 层 ）太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV moduleF氟 涂 层 性 能 ——物 化 稳 定 性 F涂 层 膜 耐 化 学 性 优25%氨 水 中 ， 浸 泡 30天 10%硫 酸 中 ， 浸 泡 30天F氟 涂 层 的 交 联 结 构 对 强 酸 、 碱 性 、 化 学 溶 剂 具 有 强 的 抵 抗 力 F-coating film（ Air side）氟 涂 层 可 均 匀 成 氟 膜F-coating Film *方 法 ： 将 氟 涂 层 涂 于 不 粘 膜 烘干 即 可 撕 下PVDF 混合物薄膜50~70% 含氟 聚合物+30~50% 丙烯 酸+无机填 料• 1 0 0 %的 PVDF 单 取 向 性 强 ， 需 要 添 加 丙烯 酸 类 塑 化 增 韧 ， 影 响 物 化 均 一 性 ；• PVDF薄 膜 厚 度 不 断 降 低 ， 自 身 性 能 及阻 隔 性 将 大 幅 下 降 。 多 家 PVDF生 产 商 采 用 不 同薄 膜 配 方 及 处 理 工 艺 存 在 性 能 差 异 ，越 薄 越 明 显 空 气 面 耐 砂 磨 性 比 较 GB/T 23988 (2009) 涂 料 耐 磨 性 测 定 落 砂 法 （ 标 准 砂 ） F-coating UV-PET Type Volume of Falling Standard Sand (L) Thickness（ μm） Abrasion Resistance（ L/μm）F-coating 86 10 8.6PVDF film 98 15 6.5*PET type 66 15~20 ＜ 4.2PET 1PET 2PET 3anti-UV layer 4mmF coating 4 mm*耐 候 PET型 材 料 仅 浅 薄 表 层 耐 候 ， 非 外 层 PET薄 膜 整 体 厚 度1、 F涂 层 膜 的 耐 砂 磨 性 可 超 过 氟 膜 水 平 ， 源 于 F-coating film 致 密 的 内 部 交 联 结 构 ， 形成 长 程 无 序 、 短 程 有 序 的 特 殊 分 子 链 结 构 ；2、 UV-PET对 消 耗 性 功 能 添 加 剂 依 赖 性 强 ， 易 粉 化 ， 表 层 耐 候 性 PET厚 度 需 考 量 。 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV moduleF氟 涂 层 性 能 ——耐 磨 性 能 UV-PET的 多 层 结 构 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module 250 300 350 400 450 5000 2040 6080 100 Glass Glass/F406S/F406 Glass/F406S/F806 Transmittanc e (%) Wavelength (nm)* 考 虑 玻 璃 和 EVA胶 膜 对 紫 外 光 的 阻 隔 作 用 ， 背 板 CPO内 层接 收 的 紫 外 光 强 度 约 为 组 件 外 表 面 接 收 量 的 5 -1 0 %。 EVA面 接 触 到 紫 外 线 强 度UV、 DH可 靠 性 --层 压 件 测 试 *测 试 面 为 CPO的 内 层 材 料 面 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module S1 S4 S5S2 S31） 对 于 单 独 QUV200kwh老 化 测 试 ， 不 同 配 方 和 材 质 背 板 内 层 PO膜 可 满 足 △ YI3.0；2） UV+DH同 步 老 化 更 能 模 拟 组 件 的 工 作 环 境 ： 紫 外 /热 老 化 /湿 氧 侵 蚀 ， 可 以 观 察 到 更 多 的 失 效 现 象 。UV+DH同 步 老 化 可 靠 性 --背 板 测 试 MOCON, ASTM F1249 n 高 温 高 湿 后 的 阻 隔 性 Ø 聚 烯 烃 材 质 的 耐 水 解 性 能 优 于 PET聚 酯 基 材 ， 不 会 发 生 重 结 晶 改 变 分 子 链 状 态 。Ø经 DH 3000h (85℃, 85%RH)老 化 后 , CPO复 合 材 质 的 水 汽 透 过 率 影 响 较 小 ： 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV moduleDH 前 后 水 汽 阻 隔 性 ——与 EVA、 硅 胶 间 粘 结 性n 高 温 高 湿 后 的 电 气 性 能 Ø 经 DH 3000h (85℃, 85%RH)老 化 后 , 击 穿 电 压 和 体 积 电 阻 率 保 持 稳 定 。 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV moduleDH 前 后 的 安 全 绝 缘 性 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module •BEF-3 0 2•BEO-3 0 3•BEO-3 0 3 A•BEO-3 0 3 D •BEC-3 0 3•BEO-3 0 1 •BEC-3 0 1•BEC-3 0 1 B 黑•BEC-3 0 1 C•BEC-3 0 1 D•BEC-3 0 1 T 透 明 •BEAL-3 0 4•BEF-4 0 2•网 格 背 板 •BEC-2 0 1•BEC-2 0 1 B 黑•BEC-2 0 1 T 透 明•双 面 含 氟•颜 色 可 选•超 耐 黄 变•K复 合 背 板•传 统 可 靠 •性 价 比 好•结 构 可 选 •性 价 比 高•阻 水 优 异•可 定 制 化 •粘 结 可 靠•超 强 耐 UV 2.2福 斯 特 背 板 产 品 型 号 福斯特提供BEC/BEO系列双面氟膜、单面氟膜、双面氟涂层、强化PET等全系列背板选择方案。 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV module First-F涂 层 透 明 背 板 (网 格 ) 光 线 区 段 波 长 玻 璃 背 板 高 透301T背 板 Sample透 明 背 板紫 外 区 280-400nm 50.83% 7.67% 41.07%可 见 光 区 400-700nm 88.64% 88.66% 80.72%红 外 区 700-1200nm 85.36% 90.16% 83.66%301T透 明 背 板 ： 紫 外 波 段 高 截 止 ， 红 外 波 段 高 透 过 ， 透 光 率 ＞ 88%网 格 背 板 ： 透 光 率 ＞ 8 8 %（ 透 明 区 域 ） 反 射 率 ＞ 8 0 %（ 白 色 区 域 ） 太 阳 能 组 件 封 装 材 料 系 列 Encapsulant film for PV modulel F涂 层 在 背 板 上 使 用 已 有 十 余 年 的 时 间 ， 实 践 证 明 性 能 可 靠 ， 已广 泛 应 用 在 背 板 的 内 外 层 （ KPC/CPC） ；l CPO背 板 是 最 高 性 价 比 的 外 层 氟 背 板 ， 具 有 降 本 、 增 效 、 保 质的 优 点 ， 福 斯 特 的 F涂 层 和 聚 烯 烃 加 工 技 术 值 得 客 户 信 赖 。l 随 着 高 效 电 池 及 组 件 封 装 技 术 的 发 展 ， 网 格 背 板 、 含 铝 箔 背 板 、高 反 射 封 装 材 料 等 新 型 功 能 封 装 材 料 将 越 来 越 普 及 。3. 小 结