光伏背板内层材料分析及高性能背板耐候层研究-张宪哲

回天新材料有限公司 技术中心 /张宪哲 回天新材 光伏自主力量 创新者 质 胜 光 伏 自 主 力 量 Higher Stability， Your Best choice！ 背板 内层材料失效分析及 高性 能内层材料耐候性 研究 cont ent s 目 录 1 客户需求分析 2 内层 材料失效分析 回天 H膜性能 介绍3 4 公司简介 组件技术发展与内层材料需求 高效 电池 ： 工作电流 ↑ ， 组件工作温度 ↑ ，背板热老 化加剧。 要求： 封装材 料长久耐热性 高耐热 高耐候 高绝缘 大尺寸 组件 组件 热斑温度 可达到 170℃ ， 传统背板可能 存在脱层风险 要求： 材料 高 熔点、高粘接 1500V系统 要求材料具 有高表面电 阻、体积电 阻。 要求： 高绝 缘性、高 CTI 等级 ； 分布式系统 通常 建设在 南方地区， 湿度高、紫 外低。关心 材料绝缘安 全性（聚烯 烃膜优势） 高紫外地区 西部沙漠， 高原地区。 气候特点为 高紫外、高 冷热冲击。 主要担心背 板材料开裂 粉化。 客户需求分析1 0 100 200 300 400 BS 1 BS 2 BS 3 传统背板层压前后绝缘层厚度 （ DTI）变化 1）传统的 E层不计入绝缘层； 2）明确背板及绝缘层材料 TI测试方法； 3）紫外测试温度及测试剂量加严。  规定 1500V背板 DTI＞ 300μm， 1000V背 板 DTI＞ 150μm。 I E C 新 标 对 背 板 技 术 的 影 响 客户需求分析1 cont ent s 目 录 1 客户需求分析 2 背板内层 材料失效分析 回天 H膜性能 介绍3 4 公司简介 背板内层材料发展历程 耐 UV 粘接 耐热 绝缘 阻水 反射 聚烯烃类 涂料 PVF PVDF PV DF EC TF E FEV E THV ……. PV F PE VA PE PO 光伏背板内层材料的发展  光伏背板空气层 PVF、 PVDF为主；  内层材料失效比较常见！ 内层材料失效分析2 内 层 失 效 三 大 环 境 因 素  热老化失效 —— • 随着 光伏组件性能提升， 要求 背板各层材料具有 长期抗热氧老化性能（高 TI值 ）。 • 组件 热斑温度提高， 要求 背板具有 抗热斑性能 ， 耐短期高温冲击 。 老化黄变热斑鼓泡 粉化开裂 老化样品 EDS分析 热空气老化导致 EVA紫外 阻隔性能下降 内层材料失效分析2 开裂黄变  紫 外老化 —— • 传统内层材料耐紫外性能不足，多数在紫外 120kwh/m2即出现黄变或者开裂， (测试标准 IEC 61215)； • 普通聚烯烃背板难以通过 UV+DH60kwh/m2紫外测试 ; • 光伏背板在户外使用过程中， 受高温 、紫外、水汽、冷热冲击共同作用，环境老化远较实验室 严格。 紫外辐照 EVA紫外阻隔性能降低显微分析 粉化脱落 内层材料失效分析2 A）背板层间脱层 ; B）层压脱层； C）热斑脱层 ； D) 背板 /EVA粘接力与温度对应 图； A B C D 粘接失效 —— • 热、水汽、应力是导致 组件 粘接 失效 的三大因素，随着组件尺寸、功率增加，失效风险 增加。 内层材料失效分析2 客户需求 方案 1 改性 PVDF膜 PET增厚 +高功能涂层 高性能聚烯烃膜 耐 UV 粘接 耐热 绝缘 阻水 反射 各类材料性能对比 聚烯烃类 涂料 PVF PVDF 方案 2 方案 3 成本 高 难以实现高绝缘等要求 材料改性实现高性能，成本适中  自主 研发高性能 H膜材料，助力光伏提质增效。 回天解决方案2 cont ent s 目 录 1 客户需求分析 2 内层 材料失效分析 H膜耐候性能研究3 4 公司简介 高绝缘 高耐热 高耐紫外 五大特点 熔点＞ 160℃ ， 150℃ 层压 H膜不刺穿， CTI＞ 600V ＞ 300kwh/m2（干紫外）； ＞ 120 kwh/m2 UV+DH测试 （ DH时间 750h） BS/EVA ＞ 100N/cm，耐 DH、 PCT、 UV+DH后低 衰减。 TI＞ 94.75℃ ，行业 内首家，在高温下长期使用； 150℃ 老化低黄 变， 抗热斑＞ 170℃ ； H膜水汽透过率为同厚度 PET35%~50%； H膜性能特点3  H膜采用高熔点聚烯烃合金材料，熔点在 160℃ 以上，高温下不融熔，具有较高粘接 强度。 PE膜H膜 H膜性能特点3 高 耐 热  H膜耐热性能优于其他类型材料 145℃ 热空气老化各材料黄变 C-1、 C-2 光伏涂料； X 常规聚烯烃膜 PA 某挤出型背板，空气侧； PE（ S6） C 1 ( S 1 ) PA (S 2 £ © X ( S 3 ) H ( S 4 ) C 2 ( S 5 ) PE ( S 6 ) 0 3 6 9 12 15 18 △ 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h H H H H 0 h 48 h 96h 120 h H 膜 低 黄 变 H膜性能特点3 高 耐 热 H膜 TI测试证书 H膜 TI实测数据（ TUV）  TI 94.75℃ —— 行业内第一款 TI值 90℃ 以上光伏聚烯烃薄膜！  更高耐热，更久防护！ H膜性能特点3 高 耐 热  H膜具有高热变形温度， KPH在层压过程几乎不 发生 形变 。  1500VKPH背板 DTI 330微米 (图片为 TUV南德 DTI测试结果） H膜性能特点3 高 绝 缘 H膜通过 CTI 600V认证测试 材料 熔点 CTI等级 H 膜 ＞ 160℃ 600V PE ~120℃ 600V PVDF ＞ 160℃ ≤400V PET ＞ 250℃ 250V Coating / ≤400V  KPH应用于现在 1500V光伏组件中，无需更改组件结构；  各类材料 CTI等级；  聚烯烃材料非极性化学结构保障了材料高 CTI等级。 H膜性能特点3 高 绝 缘 高耐紫外性能（紫外加湿） 测试样品：背板 EVA面 样品温度： 85℃ 样品湿度： 85RH% 紫外光强： 170w/m2 测试时间： 750h 0 30 60 90 120 150 0. 0 0. 2 0. 4 0. 6 △b U V i rra di a ti o n / kw h* m -2 60kwh*m-2  KPH 可耐 120kwh/m2紫外加湿辐照 ,可应用于紫外线辐照最严苛的区域 。 0kwh*m-2 120kwh*m-2 UV+DH90kwh/m2caoaitng脱落 UV+DH 30kwh/m2 PE EVA面开裂 H膜性能特点3 高 耐 候  H膜采用聚烯烃合金，疏水性能优于同厚 度 PET。可对 PET提供更有效的保护。 H PE P O - 2 P E V A P V D F P E T P E T 1 2 4 8 16 32 64 g /m -2 * d ay 250μm 190μm 低水汽透过可减少因水汽进入而导致组件背板 /EVA脱层风 险，同时可以降低水汽对焊带、 EVA、电池片的 腐蚀，并且 可以 降低组件蜗牛纹的扩展 . KPH背板认证报告 背板型号 背板厚度 类型 水汽 透过率 （红外法 38℃ ， 90%RH） HTPV348S 241μm 1000V 1.74 HTPV358S 350μm 1500V 1.26 H膜性能特点3 高 阻 水 高 粘 接 H系列背板 DH老化后后粘接低衰减 P V D F PE c o a t i n g - 1 H 0 20 40 60 80 100 120 140 N /cm 0 1000h 2000h 20 40 60 80 100 120 140 1 10 100 N /cm T em pret ure / o C C oa ti ng - 1 K P K K P E K P H c oa ti ng - 2 不同类型背板高温下粘接力  H膜与 EVA粘接强度高，湿热老化低衰减；  H膜与 EVA高温粘接力好，有效避免了层压件高温脱层鼓泡的发生； H膜性能特点3 H film PET Adhesive PVDF Higher thermal stability ； Higher UV resistance； Higher reliability !!! 标称厚度： 350 um H film： 60μm PET: 250μm PVDF: 20μm 1500V背板 H film PET Adhesive PVDF 1000V背板 标称厚度： 241 um H film： 60μm PET: 150μm PVDF: 15μm KPH背板结构3 1500V系统 高电压 更高绝缘 高效组件 高工作电流 高热效应 热带高湿地区 高湿度 高粘接 分布式光伏 人员接触 高绝缘 沙漠地区 高紫外 冷热冲击 KPH适用环境 KPH优良的耐热、抗 UV、高绝缘等性 能使之 适 应 多种环境气候 KPH背板适用环境3 cont ent s 目 录 1 客户需求分析 2 内层 材料失效分析 H膜耐候性能研究3 4 公司简介 40年千锤百炼 —铸就中国胶粘剂第一品牌 常州回天 —高性能背板研发、制造基地 2010年 常州光伏背板研发、生产基地施工建设； 2011年 建成三条全自动产线，年产能 3000万方； 2015年 高精度多层吹膜 /流涎氟膜生产线投产 ,产能 6000万 ; 2017年 高性能 KPH背板研发成功 2018年 背板二期投产建设， 2019年年产能＞ 6000万方 。  拥有包含 DSC、 TG、 GPC、红外、 DMA、液相色谱等先进仪器设备数十台，可完成背板材 料分析，性能测试、失效机理研究等工作。 先进研发 平台 —— 行业领先的老化 /分析实验基地  小型试验造粒机、三层 /单层共挤流涎实验线、单 /双吹膜实验线；  小型自动涂胶机、实验覆膜机等涂布复合机台 先进研发 平台 —— 行业领先的膜材料开发、复合实验平台 高精度氟膜生产线 高精度背板生产线 精密生产工艺  全进口高精度自动检测（ PVDF+背板） +人工双面全检 的 双重作业确保产品外观 的可靠 性。 PVDF自动检测装置 背板自动检测装置 人工双面全检装置 严格品质管控 Thank you 自主力量，质胜光伏 Higher Stability， Your Best choice！