高反射率白色封装胶膜在光伏组件中的应用-季志超

© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 1 高反射率白色胶膜在光伏组件中的应用 海优威新材料 季志超 2018-11© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 2 1. 光伏组件发展趋势 2. 高反射率材料对于组件功率提升的研究 3. 常规单多晶组件批量使用白色EVA后的上档率提升情况 4. 单晶PERC双面电池组件使用白色EVA的功率增益情况 5. 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 目录© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 3 组件功率提升的迫切需求 1. 随着近年来光伏发电项目补贴的逐步降低，以及发电项目竞价投标日趋激烈，电站投资商更加迫切地需要低成 本高效组件，来节约初装成本及运营成本，以确保投资收益。 2. 组件生产企业则需要更快实现降本增效：高效电池的开发应用、充分利用低效电池片、降低CTM损失、提升组 件功率或提档比率，提升高效组件产能，降低组件成本。 组件功率提升的有效途径 1. 电池端：高效电池的开发及量产：双面PERC，N型单晶，切半，MBB，叠瓦, HIT, Topcon, IBC, POLO等等 2. 组件端：玻璃镀膜、下层高反白色EVA，焊带反光等等 光伏组件发展趋势----组件降本、增效的迫切需求及有效途径 Perc双面电池 N型双面电池 HJT电池 To p co n© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 4 1. 光伏组件发展趋势 2. 高反射率材料对于组件功率提升的研究 3. 常规单多晶组件批量使用白色EVA后的上档率提升情况 4. 单晶PERC双面电池组件使用白色EVA的功率增益情况 5. 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 目录© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 5 Salvador Ponce-AlCantara, Alberto A. Vivas Arangu, Guillermo Sanches Plaza 西班牙瓦伦西亚理工大学，瓦伦西亚纳米光电子技术中心（PV-TECH)： 对来自不同供应商的三十三种(包含Tedlar、Kynar,、白色EVA、PET各类)材料进行了分析，发现光伏组 件采用不同反射率的底材，功率差别可以达到0.36%，功率提升最高的是白色EVA胶膜。 国外机构对于高反射率、低镜面反射材料提升组件功率的研究 图1：传统光伏组件示意图的横截面及其光学损失机制© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 6 Salvador Ponce-AlCantara, Alberto A. Vivas Arangu, Guillermo Sanches Plaza 西班牙瓦伦西亚理工大学，瓦伦西亚纳米光电子技术中心--(PV-TECH)： 在相同反射率的情况下，使用低镜面反射的界面，可以获得多达0.22%的组件效率提高，而且发现 使用白色EVA的功率增益效果最明显。 预交联型白色EVA 背板 国外机构对于高反射率、低镜面反射材料提升组件功率的研究© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 7 海优威预交联型白色EVA，表面粗糙， 低镜面反射特征明显 背板表面光滑，高镜面反射特征明显 国外机构对于高反射率、低镜面反射材料提升组件功率的研究 海优威S201W白色EVA兼具高反射率和低镜面反射的条件，理论上综合提升功率0.58%，经多家组件厂家批量使用 后发现： 1. 对于60片多晶275W组件功率增益1.5—1.8W； 对于60片单晶300W组件功率增益2.0—3.5W； 2. 如果白色EVA应用在72片电池组件、切半电池组件后，组件功率的提升会更加明显。© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 8 1. 光伏组件发展趋势 2. 高反射率材料对于组件功率提升的研究 3. 常规单多晶组件批量使用白色EVA后的上档率提升情况 4. 单晶PERC双面电池组件使用白色EVA的功率增益情况 5. 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 目录© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 9 如何提升组件功率档级？ 如何提升高效组件产出比例？ 如何提升低效电池片可用率？ 如何降低CTM功率损失？ 如何降低背板成本？ 如何实现更高的利润？ 揭开组件厂提升行业竞争能力的秘密： 常规单多晶组件批量使用白色EVA后的上档率提升情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 10 多晶四删电池 效率档位 多晶60片组件产出功率档位分布比例（间距 : 片 2 串 3 ） 260W 265W 270W 275W 18.00% 0.23% 18.10% 0.17% 18.20% 0.14% 18.30% 0.34% 18.40% 1.57% 18.50% 7.54% 18.60% 22.74% 18.70% 34.82% 18.80% 26.34% 18.90% 6.11% 透明EVA:合计 0.40% 9.59% 83.90% 6.11% 7.54% 26.34% 白色EVA:合计 0.40% 2.05% 65.10% 32.45% （下层使用透明EVA) （下层使用白色EVA) 如果扩大电池片间距到 片3串4时 , 275W的上档比率还会增加 某组件厂使用多晶四删电池--批量产出60片电池多晶组件功率 对比© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 11 单晶四删电池 效率档位 单晶60片组件产出功率档位分布比例（间距 : 片 2 串 3 ） 275W 280W 285W 290W ≤19.2% 0.03% 19.30% 0.04% 19.40% 0.16% 19.50% 0.29% 19.60% 0.45% 19.70% 1.94% 19.80% 10.72% 19.90% 45.43% 8.65% 20.00% 14.17% 18.04% 20.10% 0.08% 透明EVA:合计 2.91% 71.38% 26.77% 0% 白色EVA:合计 0.97% 36.69% 62.34% 0% 如果扩大电池片间距到 片3串4时 , 285W的上档比率还会增加 1.94% 23.39% 30.69% 0.64% 31.57% 某组件厂使用单晶四删电池--批量产出60片电池单晶组件功率 （下层使用透明EVA) （下层使用白色EVA) 对比© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 12 1. 光伏组件发展趋势 2. 高反射率材料对于组件功率提升的研究 3. 常规单多晶组件批量使用白色EVA后的上档率提升情况 4. 单晶PERC双面电池组件使用白色EVA的功率增益情况 5. 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 目录© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 13 1.5A 2A 2.5A 3A EL 电流----- 电池片 上半部分 电池片 下半部分 在一块PERC双面电池中，分别以透明EVA，以及白色EVA为下层时EL 照片明暗有差异 单晶PERC双面电池组件使用白色EVA的功率增益情况 由于双面PERC电池的背面局部铝背场结构，可以大 幅降低铝浆的消耗，同时可以减薄硅片厚度，因此PERC 双面结构电池较单面结构更具有降本优势，多家组件企 业已经在单面组件上开始批量使用双面PERC电池。 电池上半部分--上层为高透EVA，下层为白色EVA ;电池下半部分---上下均为层高透EVA； 使用单晶PERC双面电池制作单片小组件：© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 14 A厂家电池正面（蓝色） A厂家电池反面（绿色） B厂家电池正面（黑色） B厂家电池反面（红色） A厂家单面电池（粉色） 光的波段（nm） 透光率 • PERC双面电池可以更薄，且背面的局部铝背场结构，导致长波段的光线有较高的透过率。 单晶PERC电池组件使用白色EVA的功率增益情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 15 PERC双面电池使用透明及白色EVA制作小组件, 在组件上,下部分,利用窄光斑测量电池栅线之间的部分EQE响应曲线. 上半部分, 电池下层 使用白EVA 下半部分, 电池下层 使用透明EVA 光斑位于 两条栅线之间 单晶PERC电池组件使用白色EVA的功率增益情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 16 sample 1，测得白色EVA有电流增益 2.1% 上半部分 白EVA 下半部分 透明EVA 研究组件底层不同反射材料对于PERC双面电池功率的增益—测试结果1 单晶PERC电池组件使用白色EVA的功率增益情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 17 sample 2，测得白色EVA有电流增益 0.6% 上半部分 白EVA 下半部分 透明EVA 研究组件底层不同反射材料对于PERC双面电池功率的增益—测试结果2 单晶PERC电池组件使用白色EVA的功率增益情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 18 sample 3，测得白色EVA有电流增益 1% 上半部分 白EVA 下半部分 透明EVA 研究组件底层不同反射材料对于PERC双面电池功率的增益—测试结果3 单晶PERC电池组件使用白色EVA的功率增益情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 19 EQE提升，可推导出组件发电效率相应提升 • 结论：高反射材料用于PERC双面电池的背面，其功率增益会大于在单面组件中的提升效果。 单晶PERC电池组件使用白色EVA的功率增益情况© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 20 1. 光伏组件发展趋势 2. 高反射率材料对于组件功率提升的研究 3. 常规单多晶组件批量使用白色EVA后的上档率提升情况 4. 单晶PERC双面电池组件使用白色EVA的功率增益情况 5. 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 目录© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 21 塑料有机分子之间部分原子失去或获得电子而形成新的化学键，由此 相互链接形成交联型网状结构的过程---称之为交联。使用加热过氧化物、 高能粒子轰击等办法形成新的交联点而引起交联反应。 高能粒子包括电子、质子、X射线等。PE、EVA是应用技术最为成熟、 也是使用最为广泛的用于电子交联的塑料。 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效-塑料交联的概念及原理 过氧化物（交联剂） 交联发生位置 交联前的 EVA 分子 交联后的 EVA分子 过氧化物交 联反应机理 EVA交联过程 过氧化物分解 引发自由基反应 自由基交联© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 22 中国的电子束交联技术国际上曾被封锁多年，后来国内厂家经逐步引进消化研制成功。目前已经广泛成 熟地应用于汽车内饰件、电缆包覆材料，轮胎制造、蔬果灭菌、医疗器械灭菌、医学检测，食品包装，和癌 症治疗等等各方面原理： 海优威在2011开始首先将电子束交联技术 引入光伏封装胶膜加工领域，以作为降低EVA 流动性的手段，经过3年多的研发，于2014年 底量产电子束预交联EVA胶膜 原理：大尺寸的电子枪技术+屏蔽技术 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效-电子束预交联工艺© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 23 海优威在开发白色EVA封装胶膜过程中，先后尝试和论证了多种方案： 1. 低熔脂方案（使用MI值较低树脂原料），但发现此类产品应用于 单玻组件层压时溢白严重；而应用于白色双玻组件时，焊带及汇 流带溢白也不可避免。 2. 玻璃纤维方案：行业内的其他供应商也尝试过此类方案，但是由 于增加了组件制程工序（敷设玻纤层），且电池片溢白比率较高， 导致目前实际应用较少。 低熔脂方案--电池边缘栅线被溢白遮盖 玻纤方案--电池片溢白 低熔脂方案--汇流带被溢白遮盖 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效-预交联工艺的选择© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 24 海优威在开发白色EVA封装胶膜过程中，先后尝试和论证了多种方案： 3. 双层共挤方案：该类型产品依然不能完全避免层压褶皱问题；同时 发现其在组件端功率增效较少，主要由于：其结构特点，反射界面 远离电池背表面；白色胶膜的界面无法做成粗糙面，导致光的散射 能力较差，不利于反射光在玻璃表面形成全反射，反射功率增益较 低。 4. 最终选择了层压良最高，最适合组件厂使用的预交联工艺方案。 目前行业内预交联白色EVA已经逐渐成为组件封装提效的主流标 配产品，行业内的主流白膜供应商也都先后选用了预交联的白膜生产 工艺路线。 共剂型白膜 预交联型白膜 共挤方案--层压褶皱问题 共挤方案--功率增益性能较差 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效-预交联工艺的选择© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 25 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 • 海优威白色EVA-S201W：层压无气泡、溢白遮盖电池片现象；且层压时间短，良率为业界最高。 海优威白色EVA-S201W 其它品牌白色EVA© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 26 DH 1000H HF20 PID192h Initial DH1000 Initial HF20 Initial PID192H Pmax=321.79 Pmax=317.46 衰减1.35% Pmax=317.08 Pmax=315.04 衰减0.64% Pmax=322.31 Pmax=317.08 衰减1.62% -0.64% -1.62% -1.35% 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效 • 海优威白色EVA-S201W：组件可靠性高，抗PID能力强© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 27 • 海优威白色EVA胶膜具有优异的抗老化性能。 DH老化黄变性能 （玻璃/透明EVA/白色EVA/KPE背板） 时间（小时） h 黄变值 UV紫外老化黄变性能 （玻璃/透明EVA/白色EVA/KPE背板） KWh 累积辐照强度 KWh 黄变值 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 28 可降低背板及组件成本： 1.由于EVA是瓷白色，且透光率低于背板，可阻断正面光线中紫外线对背板内侧面的损害，背板的内侧 面无需抗紫外性能，TPT或KPK背板内层可无需氟薄膜， 可实现组件成本降低7--12分钱/W 左右。 2.白色EVA阻隔性强，透光率低，可以使用透明度高的背板（透明背板所用PET成本低,阻水性强）进而 降低了背板的成本,可降低组件成本1-2分钱/W 右。 可提升组件功率及发电量： 1.白色EVA可提升组件（60片电池）功率约1.5—3.5瓦；提升高效组件产出比率，高效组件的使用可以 显著降低光伏发电系统成本。 2.由于白色EVA成分中有TiO 2 ,属于金属氧化物，其导热性能要优于常规透明EVA，在组件发电过程中， 白色EVA的导热及散热性能更佳，可以降低组件的温度系数，适度增加发电量。 海优威预交联型白色EVA促进组件降本增效© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 29 上海海优威新材料股份有限公司 地址:中国上海浦东新区龙东大道3000号 电话：021-58964211 网站: www.hiuv.net 感谢对海优威的信任与支持！ 创新 提质 降本 增效