聚烯烃封装胶膜在双面电池组件中的应用-桑燕

聚烯烃封装胶膜在双面电池组件中的应用 报告人 ：桑 燕 2018.11.08 西安 主要内容 一、背景介绍 二、双面电池抗 PID的机理探索 三、双面电池 抗 PID POE胶膜特性 四、总结 www.firstpvm.com 背景介绍 ➢ 双面电池组件 • 在领跑者 基地 项目的驱动下，双面 电池及 组件 正全面加速 发展。 • 具有 效率高、 弱光响应好、温度系数低、 度电成本低 等优势 ，正面和反面 都能发电 。 • 各类实证试验表明： 双面发电组件 根据地面不同反射情况， 发电量增益达 5-30%。 • 双面高效电池技术可与 半片、叠瓦、 MBB等高效组件技术叠加组合。 • 主要包括： N型双面、 P型单晶双面、 P型多晶双面 。 ◼ 但双面电池组件存在 的 PID衰减 问题，是常规封装胶膜无法解决的。 www.firstpvm.com 背景介绍： 双面电池组件的 PID现象 P型 PERC双面 PID96h N型双面 PID96h Ini tial PI D 96h 双玻组件 正面 背面 单玻组件 正面 Ini tial PI D 96h 双玻组件 正面 背面 单玻组件 正面 ➢ 双面电池组件 PID现象 • P型 PERC双面：不论单晶还是多晶，双玻组件背面衰减大，单玻组件衰减通常在 5-20%。 • N型双面电池：双玻组件正面衰减大，单玻组件衰减较大。 测试条件： 85C, 85%RH, -1000Vdc www.firstpvm.com 双面电池 PID衰减机理探索 ➢ 双玻组件：水汽很难进入组件内部，最多也就是从组件四周边缘进入 理论上：组件四周电池 EL变暗 实际上：组件电池整体 EL变暗 ➢ 疑问：双面电池组件的 PID与环境湿度是否相关？ www.firstpvm.com 双面电池 PID衰减机理探索 _EVA ➢ 验证试验： EVA封装 组件 干热 PID ➢ 不同电池片干热 PID衰减表现不同，说明各电池的衰减机理也有所不同。 ➢ 机理猜想：环境湿度 对 部分双面电池组件 PID衰减不是影响主要因素。 N型双面 -A 双玻组件 正面 背面 单玻 正面 Ini tial PI D 96 h 放置 7d N型双面 -B 双玻组件 正面 背面 单玻 正面 P型双面 -A 双玻组件 正面 背面 单玻 正面 P型双面 -B 双玻组件 正面 背面 单玻 正面 Ini tial PI D 96 h 放置 7d 测试条件： 85C,不加湿 , -1500Vdc www.firstpvm.com 双面电池 PID机理探索 _POE ➢ POE胶膜的体积电阻率对 N型电池组件 PID的影响 ◆ 组件 : Glass + POE胶膜 (1~10) + N型双面 + POE胶膜 (1~10) + BEC301背板 16cells Initial PID 96h J 胶膜 TF4(P) K 胶膜 VR test by IEC62788-1-2 method PID test condition : 85oC, 85%RH,-1000VDC 当 POE胶膜体电达到 1015Ω·cm后，胶膜体电与 N型电池组件抗 PID性能不呈正相关。 10 14 10 15 10 16 10 17 0 5 10 15 20 25 K J I H G F E D C B Power L oss [%] Volume Resista nce [Ω·c m] A www.firstpvm.com 双面电池 PID衰减机理探索 ➢ PID机理猜想： P型 PERC电池双玻组件 :背玻析出 的 Na+进攻 电池钝化层 ? 16片双面电池组件 Pmp（ W） 衰减率 （ %）电池 组件类型 测试面 初始 PID96h P型 PERC 双面 A 双玻 正面 69.6 69.2 0.57%背面 52.5 44.2 15.81% 单玻 正面 72.5 68.3 5.79% P型 PERC 双面 B 双玻 正面 66.90 64.70 3.29%背面 47.70 41.10 13.84% 单玻 正面 69.8 68.7 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。 EVA封装 双玻 PID衰减 v.s 背板 PID衰减 PID test condition : 85oC, 85%RH,-1500VDC www.firstpvm.com 双面电池 PID衰减机理探索 ➢ P型 PERC双面双玻组件抗 PID猜想： 增强背层玻璃与电池片背面之间阻隔， 防止 Na+进攻 电池 片。 初始 PID96h PID192h PID288h 双 玻 正 面 双 玻 背 面 组件类型 初始 PID 96h PID 192h PID 288h 功率 衰减 功率 衰减 功率 衰减 双玻 组件 正面 70.1W 70.6W -0.71% 67.7W 3.42% 6.08W 3.00% 反面 52.7W 52.8W -0.19% 50.9W 3.42% 50.9W 3.42% 正面玻璃 抗 PID EVA P型 PERC双面电池 抗 PID改进 TF4 POE胶膜 背面玻璃 • 验证试验： ✓ 小结：针对 P型 PERC双面双玻组件，后层采用抗 PID改进、高阻隔的 TF4 POE胶膜 封装， 即可满足正反两面长效的抗 PID需求。 PID test condition : 85oC, 85%RH,-1500VDC www.firstpvm.com P型双面 电池 : POE胶膜改进 前后 对比 _TF系列产品 常规 POE 抗 PID TF4 POE 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% ✓ TF4 POE封装 P型 PERC双面电池常规组件和双玻组件都具备长效的抗 PID性能。 www.firstpvm.com P型双面电池 : POE胶膜改进前后对比 _TF系列产品 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 双面双玻组件 PID实测结果： ✓ 72版型 P型双面双玻组件： PID96h，正面和背面功率衰减均小于 1%； ✓ 60版型 P型双面双玻组件： PID192h，正面和背面功率衰减均小于 1%。 ➢ 使用抗 PID改进型 TF4 POE封装 www.firstpvm.com N型双面电池 : POE胶膜改进后 _TF系列产品 1.38% 0.07% PID test condition: 85oC,85%RH, -1500V dc ✓ 经 PID192h加严测试，使用抗 PID改进型 TF4 POE封装的 N型单玻组件功率衰减小于 2%， 双玻组件功率衰减小于 3%。 Initial PID 96h 背 面 正 面 0.72% PID 192h 0.87% 0% 0.16% N型双面电池双玻组件N型双面电池单玻组件 Initial PID 96h PID 192h N型半片双面 双玻组件 120片版型 Pmp（ W） PID96h 衰减率 (%) PID192h 衰减率 (%)初始 PID96h PID192h 组件 1 正面 304.6 301.7 297.1 0.95 2.46背面 275.5 271.2 270.5 1.56 1.81 组件 2 正面 305.7 300.6 297. 9 1.67 2.55背面 271.9 271.0 270.9 0.33 0.37 双面双玻组件 PID实测结果： www.firstpvm.com 双面电池 抗 PID POE胶膜特性 ➢ 行业内 POE胶膜应用普遍存在的一系列问题： 1 流动性高 : 边缘溢胶多、并片等问题 2 • 层压问题：时间长，交联度偏低 3 • 粘结保持问题 4 • 透光率 www.firstpvm.com 双面电池 抗 PID POE胶膜特性 1）流动性高 : a) 边缘溢出导致双玻边缘应力 常见问题：层压边缘溢胶多 抗 PID TF POE: 层压边缘溢胶少 问题 1. 易粘到玻璃、工装、高温布上 问题 2. 导致四周胶膜偏薄，产生应力 ✓ 确保组件四周边缘胶膜厚度与内部 厚度的一致性，降低应力风险，保 障组件可靠性。 www.firstpvm.com 双面电池 抗 PID POE胶膜特性 1）流动性高 : b) 并串问题 ➢ 常见并串问题 ➢ 并串问题解决方法 • 工装 • C型包边 • 层压设备改进 ➢ 抗 PID TF POE • 降低熔体流动性 • 并串问题大幅下降 www.firstpvm.com 双面电池 抗 PID POE胶膜特性 • TF POE 改进后  改进前： POE胶膜需要 18-20min层压，层压效率低；无法满足部分客户对交联度的特殊要求。  改进后：层压时间缩短至 13-14min，层压时间和交联度都更接近 EVA。 • F406P/F806P EVA 10 12 14 16 18 20 22 24 26 0 20 40 60 80 100 Gel content (%) Laminatio n time (min) 140 o C 145 o C 150 o C 155 o C Laminatio n temp: ➢ 交联 度曲线 8 12 16 20 24 0 20 40 60 80 100 140 o C 145 o C 150 o C Gel content (%) Laminatio n time (min) 2）层压问题：时间长，交联度偏低 www.firstpvm.com 双面组件的封装：剥离强度保持 ✓ 经过各类湿热 加速老化后 ， TF4P与玻璃、 背板的粘结力保持优异。 HAST Peeling strength (N/cm) E/G E/B 0 h 220 186 24 h 162 125 48 h 121 103  HAST老化 (121℃ ,100%RH, 0.2MPa) HF Peeling strength (N/cm)E/G E/B 0 223 178 10 158 139 20 116 96  HF湿冻老化 封装胶膜的粘结强度及持久性 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 RT 60℃ 80℃ 100℃ E/G 剥离强度 / N /cm TF初始 EVA初始 PCT 24h www.firstpvm.com ✓ 抗 PID型 TF系列 POE胶膜的透光率进一步提升，基本与透明 EVA胶膜处于同一水平。 透光率对比：透明 EVA v.s 透明 POE  透光率 曲线 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 0 20 40 60 80 100 Transmi tt ance (%) Wavelength (nm) F 406 P EVA F 806 P EVA 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 0 20 40 60 80 100 Transmi tt ance (%) Wavelength (nm) T F4P PO E T F8P PO E 测试项目 TF4P POE TF8P POE F406P EVA F806P EVA 透光率 (%) 1150-700nm 92.6 92.5 92.6 92.4 700-400nm 92.2 92.1 92.3 92.2 400-290nm 89.5 26.6 89.9 25.7 www.firstpvm.com TF系列 POE胶膜封装组件可靠性 封装胶膜 电池 组件 DH1000 TC200 正面 背面 正面 背面 TF4P POE P型 双面 双玻 1# 0.68% 1.25% 1.69% 0.75% 双玻 2# 1.04% 0.55% 1.42% 0.57% TF4P POE N型 双面 双玻 1# 1.09% 0.96% 0.19% 1.89% 双玻 2# 1.17% 0.74% 1.67% 1.76% 加速老化后组件功率衰减值 ✓使用 TF4P POE胶膜封装的 P型双面和 N型双面双玻组件具有优异的耐老化可靠性， DH1000和 TC200后，组件正面和背面功率衰减均小于 2%。 白色 TFW-8015 POE简介 ➢ 产品特点 1 • 与高透型 TF4 POE搭配使用 2 • 高反射率，有利于提高组件功率增益 3 • 层压无溢白外观问题 ➢ 产品应用 www.firstpvm.com 200 400 600 800 1000 1200 0 20 40 60 80 100 Ref le ct iv ity (%) Wavelength (nm) TFW -8015  反射率 曲线 镀膜玻璃 TF4P POE P型 /N型 双面电池 TFW-8015 POE 浮法玻璃 镀膜玻璃 TF4P POE P型 /N型 双面电池 TFW-8015 POE 背板  耐老化性能  层压外观 0 20 40 60 80 100 120 -4 -2 0 2 4 6 Delt a Yellow Index Ac cumulated UV expo sure doze ( kWh/ m 2 ) UVA: Glass+T F4 PO+ TF W-8015+ BS UVB : Gl ass+T F4 PO+T FW -8015+B S 0 500 1000 1500 2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Peel strength (N/cm) Da mp h eat time (hrs) TFW -801 5 / BEC 301 BS TFW -801 5 / Gl ass 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 2 4 6 8 10 Gl ass /T F4 PO /T FW-8015 PO/ Gl ass Gl ass / TF4 PO/ TFW -801 5 PO/ BEC 301 BS Da mp h eat time (hrs) Δ YI www.firstpvm.com 总结 ➢ 双面电池封装胶膜抗 PID现状 • 目前，不论是 N型双面电池，还是 P型 PERC双面单晶 /多晶电池，只有使用抗 PID型 TF4 POE封 装才能通过双 85 -1500V PID192h测试，并且单玻组件和双玻组件都能通过，具有长效性。 ➢ 抗 PID TF系列 POE胶膜 • 除了优异的抗 PID性能，在组件端的使用上大幅改善，层压溢胶、并串等问题得到明显改善， 组件良率显著提升。 • 交联速度加快，交联度提升，缩短了层压时间，提升了组件的产能，满足特殊客户需求。 • 具备优异的粘结可靠性，粘结保持优异。 • 封装的双面电池组件具备优异的耐老化可靠性。 www.firstpvm.com 感谢您的聆听！ 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