太阳能光伏组件原材料成本与质量控制全

光 伏 科 技 有 限 公 司 组 件 原 材 料 成 本 与 质 量 控 制 主 要 内 容• 背 板• EVA• 焊 带• 硅 胶• 接 线 盒• 附 录 背 板1.1 背 板 的 结 构 及 特 点 由 多 层 高 分 子 薄 膜 经 碾 压 黏 合 起 来 的 复 合 膜 ， 主 要 由 三 层 组 成 ：含 氟 膜 （ 或 其 替 代 物 ） +PET层 (或 其 替 代 物 ） +与 EVA粘 结 层 （ 有 含氟 膜 、 改 性 EVA、 PE、 PET等 ） 。 特 点 ： 优 异 的 耐 侯 性 低 的 水 汽 渗 透 率 良 好 的 电 绝 缘 性 一 定 的 粘 结 强 度 经 典 TPT结 构 背 板 图 示 背 板1.1.1 含 氟 膜 （ 或 其 替 代 物 ） 主 要 有 PVF（ 聚 偏 氟 乙 烯 ） 、 PVDF（ 聚 偏 二 氟 乙 烯 ） 、 PTFE(聚四 氟 乙 烯 ） 、 THV（ 四 氟 乙 烯 、 六 氟 丙 烯 、 偏 氟 乙 烯 共 聚 物 ） 、 聚 酰亚 胺 、 改 性 PET（ 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 ） 等 。 各 种 膜 性 能 对 比PVF PVDF PTFE THV 聚 酰 亚 胺 改 性 PET耐 侯 性 优 优 优 优 良 一 般使 用 温 度 / ℃ -70~110 -40~150 -190~26 0 / -260~300 /与 PET黏 合 一 般 一 般 一 般 良 优 优加 工 方 式 挤 出 /流 延 /涂 布 挤 出 /涂 布 涂 布 挤 出 挤 出 挤 出加 工 方 式 不 同 对 膜 的 性 能 影 响 很 大 ， 一 般 说 来 挤 出 法 优 于 流 延 法 ， 涂 布 法 因 为 其 工 艺 尚 不 成熟 ， 性 能 相 对 最 差 。 背 板1.1.2 PET（ 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 酯 ） 作 用 ： 降 低 水 汽 透 过 率 优 异 的 绝 缘 性 能 缺 点 ： 在 高 温 高 湿 中 容 易 水 解 在 紫 外 光 照 中 易 发 生 光 降 解 背 板1.1.3 与 EVA粘 结 层 与 EVA粘 结 层 主 要 有 含 氟 膜 和 EVA（ 不 同 于 EVA胶 膜 ） 两 大 类 。 性 能 要 求 ： 优 秀 的 抗 紫 外 能 力 较 高 的 光 反 射 率 一 定 粘 结 强 度 与 EVA粘 结 层 性 能 比 较 价 格 抗 紫 外 与 PET粘 结 对 PET保 护 与 EVA粘 结含 氟 薄 膜 贵 优 一 般 优 良EVA 便 宜 一 般 优 差 优 背 板1.2 市 场 上 主 流 背 板 及 其 组 成 目 前 背 板 主 要 有 ： TPT结 构 ， TPE结 构 ， 纯 PET结 构 ， APA结构 ， AAA结 构 等 。 （ 此 处 T泛 指 含 氟 层 ） TPT结 构 ： 含 氟 层 +PET+含 氟 层 TPE结 构 ： 含 氟 层 +PET+EVA（ 低 VA含 量 ） APA结 构 ： 聚 酰 亚 胺 +PET+聚 酰 亚 胺 AAA结 构 ： 三 层 聚 酰 亚 胺 复 合 国 外 较 知 名 的 背 板 厂 家 有 ： Isovolta、 Madico、 Covene、Honeywell、 Krempel、 3M、 SFC、 Toyal等 。 国 内 的 背 板 厂 家 主 要 有 ： 台 湾 台 虹 、 杭 州 特 富 龙 、 苏 州 中 来 、 苏 州赛 伍 ， 其 中 特 富 龙 和 中 来 属 于 自 主 研 发 ， 台 虹 和 赛 伍 的 含 氟 膜 是 从 国 外 采 购 。 背 板几 种 主 流 背 板 性 能 对 比背 板 组 成 耐 侯 性 缺 陷 备 注Isovolta AAA 三 层 聚 酰 亚 胺 优 自 清 洁 能 力 差 ， 易 脏 污 机 械 强 度 较 弱Isolvolta TPT Tedlar+PET+Tedlar 优 层 间 剥 离 力 弱 ， 价 格 贵 Tedlar为 一 代SFC TPT Tedlar+PET+Tedlar 良 NA台 虹 TPT Tedlar+PET+Tedlar 良 二 代 Tedler逊 于 一 代 Tedlar为 二 代 Madico TPE Tedlar+PET+EVA 良 较 薄 ， 耐 侯 性 能 不 及 TPT Tedlar为 一 代日 本 TOYO PVDF+PET+PE 一 般 PET材 质 差 ， PE易 发 黄 PET有 两 层透 明 背 板 PET+PET+PET 差 PET自 身 结 构 耐 侯 性 差 不 同 改 性 PETTOYO黑 色 与 上 结 构 一 致 差 PET材 质 差 ， 易 老 化 添 加 黑 色 助 剂注 ： 限 于 版 面 限 制 ， 背 板 型 号 和 部 分 参 数 未 示 出 ； 一 代 Tedlar采 用 挤 出 吹 塑 法 ， 二 代 采 用 流 延 法 。 背 板1.3 背 板 的 评 价 指 标 及 检 验 方 法评 价 指 标 检 测 项 目 检 测 方 法外 观 尺 寸 ， 瑕 疵 符 合 进 料 检 验 作 业 指 导 书 要 求 （ 目 测 ， 尺 ）力 学 性 能 抗 拉 强 度 /断 裂 伸 长 按 照 GB/T 1040测 试 要 求 进 行 测 试 （ 万 能 试 验 机 ）电 学 性 能 击 穿 电 压 按 照 GB/T 1408测 试 要 求 进 行 测 试 （ 电 压 击 穿 试 验 机 ）收 缩 率 二 维 尺 寸 稳 定 性 150℃ ， 30min测 量 背 板 二 维 尺 寸 变 化 （ 恒 温 箱 ）透 水 率 透 水 率 测 试 按 照 ISO 15106-1测 试 要 求 测 试 （ 透 水 率 测 试 仪 ）粘 结 性 能 与 EVA/硅 胶 剥 离 强 度 层 间 剥 离 强 度 按 照 GB/T 2791测 试 要 求 测 试 （ 万 能 试 验 机 ）测 试 背 板 间 剥 离 力 最 薄 弱 层 ， 要 求 达 到 指 标 值可 靠 性 验 证 参 见 附 录 参 考 IEC要 求 测 试 （ 参 见 附 录 ）注 ： 可 靠 性 测 试 主 要 是 针 对 材 料 变 更 或 定 期 检 测 ； 所 列 背 板 的 测 试 项 目 ， 可 以 根 据 实 际 情 况 选 测 。 下 同 。 背 板1.4 常 见 的 背 板 失 效 方 式 背 板 自 身 结 构 缺 陷 ： 使 用 年 限 不 达 标 （ 表 现 为 PET脆 化 、 发 黄 ， 背板 破 裂 ， 如 纯 PET结 构 组 件 一 般 使 用 年 限 不 超 过 10年 ） 。 层 间 胶 黏 剂 缺 陷 ： 背 板 层 间 分 层 （ 涂 胶 工 艺 稳 定 性 问 题 ， 或 层 间 胶黏 剂 粘 结 强 度 不 够 ， 或 层 间 剥 离 力 老 化 衰 减 快 ） 与 EVA粘 结 层 缺 陷 ： 脱 层 （ 表 面 处 理 问 题 ， EVA质 量 问 题 ， 交 联 度 不达 标 ） 、 发 黄 （ 材 料 不 耐 老 化 ， 如 东 洋 PVDF+W-PET+V-PET+LE的 LE层 容易 老 化 发 黄 ） 。 背 板 的 材 质 决 定 了 组 件 的 使 用 年 限 。 EVA2.1 EVA的 交 联 反 应 EVA（ 乙 烯 -醋 酸 乙 烯 共 聚 物 ） 胶 膜 是 一 种 受 热 发 生 交 联 反 应 ，形 成 热 固 性 凝 胶 树 脂 的 热 固 性 热 熔 胶 。 EVA胶 膜 在 未 层 压 前 是 线 性 大 分 子 ， 当 受 热 时 ， 交 联 剂 分 解 ，形 成 活 性 自 由 基 ， 引 发 EVA分 子 间 反 应 形 成 网 状 结 构 。 从 而 提 高 EVA的 力 学 性 能 、 耐 热 性 、 耐 溶 剂 性 、 耐 老 化 性 。 交 联 EVA2.2 EVA的 主 要 组 成 及 对 其 性 能 影 响 EVA胶 膜 主 要 由 EVA主 体 、 交 联 剂 体 系 （ 包 括 交 联 引 发 剂 和 交 联剂 ） 、 阻 聚 剂 、 热 稳 定 剂 、 光 稳 定 剂 、 硅 烷 偶 联 剂 等 组 成 。 各 部 分 对 EVA性 能 的 影 响 如 下 ：名 称 对 性 能 的 影 响VA含 量 VA含 量 越 高 ， 流 动 性 越 大 ， 软 化 点 越 低 ， 粘 结 性 能 越 好 ， 极 性 越 大分 子 量 及 分 布 分 子 量 越 高 ， 流 动 性 越 差 ， 整 体 力 学 性 能 越 好交 联 剂 体 系 决 定 EVA的 固 化 温 度 与 固 化 时 间 。 好 的 交 联 剂 体 系 ， 可 以 降 低 气 泡 产生 可 能 性 ， 同 时 残 留 的 自 由 基 少 ， 减 少 不 稳 定 因 素 阻 聚 剂 主 要 是 用 来 延 缓 交 联 反 应 的 时 间 ， 有 利 于 抽 真 空 时 气 泡 的 排 除抗 氧 剂 提 高 EVA的 抗 氧 化 性 能光 稳 定 剂 提 高 EVA的 耐 紫 外 黄 变 ， 捕 捉 自 由 基 ， 延 缓 EVA老 化硅 烷 偶 联 剂 提 高 EVA与 玻 璃 的 粘 结 强 度 EVA2.3 EVA主 要 供 应 商 及 性 能 比 对 EVA厂 家 众 多 ， 主 要 EVA供 应 商 有 日 本 三 井 化 学 ，Bridgestone， 国 内 的 如 First， 台 塑 。 下 面 是 Bridgestone S11与 First F806差 异 的 对 比 。名 称 VA含 量 交 联 剂 体 系 耐 黄 变 性 能 剥 离 强 度 流 动 性 出 现 气 泡 概 率Bridgestone S11 28%左 右 稳 定 优 均 匀 合 适 较 少First F806 33%左 右 稍 差 良 好 波 动 大 偏 大 较 多注 ： 未 列 出 的 性 能 参 数 二 者 差 距 不 大 。 EVA2.4 EVA的 评 价 指 标 及 检 验 方 法评 价 指 标 检 测 项 目 检 测 方 法外 观 尺 寸 ， 有 无 瑕 疵 符 合 来 料 检 验 作 业 指 导 书 要 求 （ 目 测 ， 尺 ）力 学 性 能 与 背 板 /玻 璃 剥 离 强 度抗 拉 强 度 /断 裂 伸 长 按 照 GB/T 2791/2790中 测 试 要 求 操 作 （ 万 能 试 验 机 ）按 照 GB/T 1040中 测 试 要 求 操 作 （ 万 能 试 验 机 ）电 学 性 能 击 穿 电 压 按 照 GB/T 1408测 试 要 求 进 行 测 试 （ 电 压 击 穿 试 验 机 ）交 联 度 交 联 度 测 试 按 照 正 常 层 压 工 艺 ， 二 甲 苯 萃 取 法透 光 率 不 同 光 谱 光 透 过 率 检 测 紫 外 光 /可 见 光 透 过 率 （ 紫 外 分 光 光 度 计 ）老 化 黄 变 黄 变 指 数 紫 外 ， 湿 热 老 化 后 测 试 其 黄 变 指 数 粘 结 可 靠 性 老 化 后 与 背 板 /玻 璃 剥离 强 度 对 剥 离 样 品 进 行 紫 外 /湿 热 老 化按 照 GB/T 2791/2790中 测 试 要 求 操 作 （ 万 能 试 验 机 ）可 靠 性 验 证 参 见 附 录 参 考 IEC要 求 测 试 （ 参 见 附 录 ） EVA2.5 常 见 的 EVA失 效 方 式 发 黄 ： EVA发 黄 由 两 个 因 素 导 致 （ 主 要 是 添 加 剂 体 系 相 互 反 应 发黄 ； 其 次 EVA自 身 分 子 在 氧 气 、 光 照 条 件 下 ， EVA分 子 自 身 脱 乙 酰 反应 导 致 发 黄 ） ， 所 以 EVA的 配 方 决 定 其 抗 黄 变 性 能 的 好 坏 。 气 泡 ： 气 泡 包 括 两 种 ， 层 压 时 出 现 气 泡 和 层 压 后 使 用 过 程 中 出 现 气泡 。 层 压 时 出 现 气 泡 （ EVA的 添 加 剂 体 系 ， 其 它 材 料 与 EVA的 匹 配 性 ，层 压 工 艺 均 有 关 系 ） ； 层 压 后 出 现 气 泡 （ 这 个 导 致 的 因 素 众 多 ， 一 般 是由 材 料 间 匹 配 性 差 导 致 ） 。 脱 层 ： 与 背 板 脱 层 （ 交 联 度 不 合 格 ， 与 背 板 粘 结 强 度 差 ） ； 与 玻 璃脱 层 （ 硅 烷 偶 联 剂 缺 陷 ， 玻 璃 脏 污 ， 硅 胶 封 装 性 能 差 ， 交 联 度 不 合 格 ） 。 焊 带3.1 焊 带 的 结 构 和 分 类 3.1.1 焊 带 的 结 构 如 下 图 所 示 焊 带3.1.2 焊 带 的 分 类 按 铜 基 材 分 ： 纯 铜 （ 99.9%） 、 无 氧 铜 （ 99.95%） 、 紫 铜 。 按 涂 锡 层 分 ： 60%Sn 40%Pb 62%Sn 36%Pb 2%Ag 96.5Sn 3.5%Ag 其 它 … 按 用 途 分 ： 互 联 条 、 汇 流 条 按 硬 度 分 ： 1.Soft 2.Extra Soft 3.Ultra Soft 4.Ultra Soft Plus 焊 带3.2 焊 带 的 各 种 成 分 指 标 及 可 靠 性 3.2.1 焊 带 的 各 种 成 分 性 能 参 数种 类 电 阻 率 （ Ω.cm）铜 1.69*10-6锡 1.14*10 -5铅 2.06*10-5银 1.62*10-6 种 类 热 膨 胀 系 数 （ /℃ ）铜 1.69*10-6 硅 2.6*10-6种 类 固 相 点 液 相 点60%Sn/40%Pb 183 ℃ 190℃62%Sn/36%Pb/2%Ag 178 ℃ 180 ℃96.5%Sn/3.5%Ag 217 ℃ 219 ℃ 焊 带3.2.2 光 伏 行 业 对 焊 带 的 要 求 低 电 阻 率 ： ρ(焊 带 电 阻 率 ) =R (焊 带 电 阻 ) A (焊 带 截 面 积 ) /L(焊 带 长 度 ) 安 全 载 流 量 截 面 积 一 般 对 应 3.75安 培 的 电 流 强 度 的 焊 带 的 横 截 面 应 在 0.3平 方 毫 米 或 以 上 。 注 ： Ulbrich厂 家 提 供 的 数 据 。 力 学 性 能 因 为 焊 带 要 接 受 温 度 循 环 试 验 冲 击 ， 所 以 需 要 一 定 的 强 度 ， 否 则 容 易 发 生 断 裂 。 抗 拉 强 度 指 标 ： 单 片 焊 带 ≥150N/mm 2， 汇 流 条 ≥ 200N/mm2. 抗 老 化 性 能 能 耐 一 定 的 酸 碱 腐 蚀 性 ， 具 有 良 好 的 抗 疲 劳 特 性 。 能 保 证 25年 的 使 用 寿 命 。 与 硅 片 的 相 容 性 尽 量 使 用 软 态 焊 带 ， 降 低 电 池 片 与 硅 片 的 热 应 力 ， 降 低 裂 片 率 。 焊 带3.3 焊 带 的 主 要 厂 家 及 性 能 参 数 焊 带 的 厂 家 国 外 的 如 Ulbrich， 国 内 的 焊 带 厂 家 很 多 ， 如 Sveck、宇 邦 等 。 下 边 是 对 Ulbrich与 Sveck焊 带 的 性 能 比 较项 目 Ulbrich Sveck 铜 基 带 尺 寸 1.5*0.15mm 1.8*0.18mm 1.5*0.15mm 1.8*0.18mm镀 锡 层 成 份 62%Sn36%Pb2%Ag 单 面 镀 锡 层 厚 度 0.03-0.05mm 0.02-0.0275 mm 0.025~0.04mm 0.025~0.04mm 铜 基 材 电 阻 率 ≤1.80*10-6 Ω.cm ≤1.80*10-6Ω.cm抗 拉 强 度 Extra Soft 220-276 N/mm² Ultra Soft 220-269 N/mm² 150N/mm2延 伸 率 Extra Soft 25% Ultra soft 28% 15%注 ： 焊 带 的 断 裂 伸 长 率 与 焊 带 的 硬 度 相 关 联 ， 一 般 来 说 ， 焊 带 越 软 ， 断 裂 伸 长 率 越 大 。 焊 带3.4 焊 带 的 评 价 指 标 及 检 验 方 法评 价 指 标 检 测 项 目 检 测 方 法外 观 尺 寸 ， 瑕 疵 按 照 来 料 作 业 指 导 书 的 要 求 检 测力 学 性 能 抗 拉 强 度 /断 裂 伸 长 按 照 GB/T 228要 求 测 试 （ 万 能 拉 力 试 验 机 ）电 阻 率 电 阻 率 测 试 供 应 商 提 供 数 据 （ 可 以 送 第 三 方 检 测 ）成 分 分 析 铜 的 纯 度镀 层 成 分 分 析 外 测可 靠 性 参 见 附 录 参 考 IEC要 求 测 试 （ 参 见 附 录 ） 硅 胶4.1 硅 胶 的 分 类 1） 单 组 分 室 温 硫 化 硅 橡 胶2） 双 组 分 缩 合 型 室 温 硫 化 硅 橡 胶3） 双 组 分 加 成 型 室 温 硫 化 硅 橡 胶 脱 脱 肟 型脱 酸 型脱 醇 型脱 胺 型脱 酰 胺 型脱 酮 型脱 醇 型 硅 胶4.1.1 单 组 分 与 双 组 分 硅 胶 的 区 别 单 组 分 硅 胶 是 区 别 双 组 分 硅 胶 而 命 名 的 ， 双 组 分 硅 胶 在 使 用 时 需要 将 A（ 基 体 ） 、 B（ 固 化 剂 ） 两 组 分 按 一 定 比 例 混 合 ， 然 后 发 生 交 联固 化 。 单 组 分 硅 胶 则 是 在 使 用 前 不 需 要 加 入 固 化 剂 ， 其 生 产 过 程 中 已 加入 潜 伏 性 固 化 剂 ， 使 用 时 遇 热 或 与 空 气 中 水 汽 反 应 就 开 始 反 应 和 固 化 。 单 组 分 室 温 硫 化 硅 橡 胶 的 优 点 是 使 用 方 便 ， 但 深 部 固 化 较 困 难 ；双 组 分 室 温 硫 化 硅 橡 胶 的 优 点 是 固 化 时 不 放 热 , 收 缩 率 很 小 ， 不 膨 胀 ，无 内 应 力 ， 固 化 可 在 内 部 和 表 面 同 时 进 行 ， 可 以 深 部 硫 化 ； 加 成 型 室 温硫 化 硅 橡 胶 的 硫 化 时 间 主 要 决 定 于 温 度 ， 因 此 ， 利 用 温 度 的 调 节 可 以 控制 其 硫 化 速 度 。 硅 胶4.1.2 单 组 分 室 温 硫 化 硅 橡 胶 反 应 原 理 （ 脱 醋 酸 型 ） 硅 胶4.2 不 同 端 基 硅 胶 性 能 差 异 （ 单 组 分 ） 硅 胶4.3 硅 胶 的 评 价 指 标 及 检 测 方 法 （ 单 组 分 ） 4.3.1 光 伏 行 业 对 硅 胶 的 总 体 性 能 要 求• 具 有 弹 性 ,应 变 能 力• 良 好 的 电 绝 缘 性 能• 良 好 的 耐 气 候 性 能• 粘 接 、 密 封 性 能 可 靠 不 失 效 硅 胶4.3.2 单 组 分 硅 胶 在 选 材 及 使 用 过 程 中 的 注 意 事 项Ø 硅 胶 固 化 依 懒 大 气 中 的 水 分 ， 使 硫 化 胶 的 厚 度 受 到 限 制 ， 只 能 用 于 厚度 6毫 米 以 下 的 场 合 ；Ø 对 温 湿 度 需 有 控 制 ， 湿 度 太 大 ， 会 导 致 硬 化 后 的 橡 胶 强 度 降 低 ． 湿 度太 小 ， 固 化 速 度 减 慢 ， 不 利 于 固 化 ；Ø 金 属 腐 蚀 问 题 ： 单 组 分 RTV橡 胶 中 的 物 质 会 引 起 金 属 腐 蚀 的 可 能 。脱 醋 酸 会 引 起 生 锈 ， 脱 肟 型 RTV橡 胶 在 密 闭 状 态 下 会 腐 蚀 金 属 铜 ；Ø 与 EVA相 容 性 ： 硅 胶 中 的 催 化 剂 有 可 能 与 EVA中 添 加 剂 反 应 ；Ø 与 接 线 盒 相 容 性 ： 脱 肟 型 硅 胶 会 与 PC材 质 的 接 线 盒 发 生 反 应 。 硅 胶4.3.3 硅 胶 的 主 要 评 价 指 标 及 检 测 方 法评 价 指 标 检 测 项 目 检 测 方 法外 观 尺 寸 ， 瑕 疵 按 照 来 料 作 业 指 导 书 要 求 检 测固 化 参 数 表 干 时 间 /固 化 速 率 按 照 来 料 作 业 指 导 书 要 求 检 测力 学 性 能 抗 拉 强 度 /断 裂 伸 长 按 照 GB/T 528测 试 要 求 测 试剥 离 性 能 与 背 板 剥 离 强 度 按 照 GB/T 2791测 试 要 求 测 试剪 切 强 度 与 铝 片 拉 伸 剪 切 强 度 按 照 GB/ 7124测 试 要 求 测 试匹 配 性 与 焊 带 /接 线 盒 /EVA/二 极 管 匹 配 性 不 与 这 些 材 料 发 生 反 应 （ 一 般 DH1000h）电 学 性 能 体 积 电 阻 率 /击 穿 电 压可 靠 性 参 见 附 录 参 考 IEC要 求 测 试 （ 参 见 附 录 ） 硅 胶4.4 硅 胶 的 主 要 厂 家 国 外 硅 胶 厂 家 如 道 康 宁 ， 国 内 的 硅 胶 厂 家 有 北 京 天 山 ， 上 海 回天 ， 广 州 白 云 等 。 下 边 是 天 山 硅 胶 的 一 些 检 测 项 目 (仅 作 参 考 ） 。 硅 胶4.5 常 见 的 硅 胶 失 效 方 式 自 身 老 化 ： 表 现 为 硅 胶 表 面 发 黄 ， 弹 性 变 差 ， 或 呈 粉 尘 状 ， 霉 变 等 。自 身 老 化 可 能 导 致 封 装 不 良 。 剥 离 强 度 差 ： 表 现 为 接 线 盒 不 能 承 受 相 应 拉 力 而 剥 落 ， 双 组 分 灌 封胶 体 现 为 与 接 线 盒 内 壁 粘 结 不 良 。 剪 切 强 度 差 ： 导 致 封 装 不 良 。 封 装 不 良 ： 具 体 表 现 为 湿 漏 电 测 试 不 通 过 ， 湿 热 后 组 件 边 缘 失 效 。