品质管理质量成本太阳能电池组件原材料成本与质量控制

1、中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 主要内容 背板 EVA 焊带 硅胶 接线盒 附录 P 2 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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：特点： 优异的耐侯性优异的耐侯性 低的水汽渗透率低的水汽渗透率 良好的电绝缘性良好的电绝缘性 一定的粘结强度一定的粘结强度 经典TPT结构背板图示 P 3 中国

2、南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 优 PVDF 优 PTFE 优 THV聚酰亚胺 改性PET 耐侯性优 / 良 - 260300 优 一般 / 使用温度/ 与PET黏合 -70110 一般 -40150 一般 -190260 一般良优 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

3、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。 P 4 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 背板 1.1.2 PET（聚对苯二甲酸乙二酯） 作用作用：降低水汽透过率 优异的绝缘性能 缺点缺点：在高温高湿中容易水解 在紫外光照中易发生光降解 P 5 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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：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

4、EVA粘结层性能比较 价格 贵 抗紫外 优 与PET粘结 一般 对PET保护与EVA粘结 含氟薄膜优 差 良 优EVA便宜一般优 P 6 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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、 H

5、oneywell、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。 P 7 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 良 层间剥离力弱， 价格贵 NA Tedlar为一代 SFC TPT 台虹TPT Tedlar+PET+Tedlar

6、 Tedlar+PET+Tedlar Tedlar+PET+EVA PVDF+PET+PE PET+PET+PET 与上结构一致 良二代Tedler逊于一代 较薄，耐侯性能不及TPT PET材质差，PE易发黄 PET自身结构耐侯性差 PET材质差，易老化 Tedlar为二代 Tedlar为一代 PET有两层 Madico TPE 日本TOYO 透明背板 良 一般 差不同改性PET 添加黑色助剂TOYO黑色差 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。 P 8 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,L

7、TD 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） 按照GB/T 1408测试要求进行测试（电压击穿试验机） 150，30min测量背板二维尺寸变化（恒温箱） 按照ISO 15106-1测试要求测试（透水率测试仪） 电学性能 击穿电压 收缩率 透水率 二维尺寸稳定性 透水率测试 粘结性能 与EVA/硅胶剥离强度 按照GB/T 2791测试要求测试（万能试验机） 层间剥离强度 可靠性验证 参见 附录 测试背板间剥离力最薄弱层，要求达到指标值

8、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。 P 9 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 背板 1.4 常见的背板失效方式 背板自身结构缺陷背板自身结构缺陷：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） 与与EVAEVA粘结层缺陷粘结层缺陷：脱层（表面处理问题，EVA质量问题，交联度不 达标

9、）、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。背板的材质决定了组件的使用年限。 P 10 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.1 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 P 11 中国南玻集团股份有限公司中

10、国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.2 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 抗氧剂 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 提

11、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 P 12 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.3 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 Bridgestone S11 28%左右 First F806 33%左右 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 稳定 稍差

12、 优均匀合适 偏大 较少 较多良好波动大 注：未列出的性能参数二者差距不大。 P 13 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.4 EVA的评价指标及检验方法 评价指标 检测项目 外观 尺寸，有无瑕疵 检测方法 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 按照GB/T 2791/2790中测试要求操作（万能试验机） 抗拉强度/断裂伸长 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） 按照正常层压工艺，二甲苯萃取法交联度 透光率

13、 交联度测试 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） 紫外，湿热老化后测试其黄变指数老化黄变 黄变指数 粘结可靠性 老化后与背板/玻璃剥 对剥离样品进行紫外/湿热老 化 离强度 按照GB/T 2791/2790中测试要求操作（万能试验机） 参考IEC要求测试（参见附录）可靠性验证 参见附录 P 14 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD EVA 2.5 常见的EVA失效方式 发黄发黄：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E

14、VA的配方决定其抗黄变性能的好坏。 气泡气泡：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）。 P 15 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 P 16 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团

15、股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 P 17 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 铜 电阻率（.cm） 1

16、.69*10-6 种类 热膨胀系数（/） 铜 硅 1.69*10-6 2.6*10-6 锡1.14*10-5 铅2.06*10-5 银1.62*10-6 种类固相点液相点 190 180 219 60%Sn/40%Pb 183 62%Sn/36%Pb/2%Ag 178 96.5%Sn/3.5%Ag 217 P 18 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 焊带 3.2.2 光伏行业对焊带的要求 低电阻率：低电阻率： (焊带电阻率) =R (焊带电阻) A (焊带截面积) /L(焊带长度) 安全载流量截面积安全载流量截面积 一般对应3.75安培的

17、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/mm2，汇流条 200N/mm2. 抗老化性能抗老化性能 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。 P 19 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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

18、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 项目项目Ulbrich 1.8*0.18mm 62%Sn36%Pb2%Ag Sveck 铜基带尺寸 镀锡层成份 单面镀锡层厚度 铜基材电阻率 1.5*0.15mm1.5*0.15mm 1.8*0.18mm 0.03-0.05mm0.02-0.0275 mm0.0250.04mm 0.0250.04mm 1.80*10-6.cm 1.80*10-6 .cm Extra Soft 220-276 N/mm Ultra Soft 220-269 N/mm 抗拉强度 延伸率 150N/mm 2 15% Ext

19、ra Soft 25% Ultra soft 28% 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。 P 20 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 焊带 3.4 焊带的评价指标及检验方法 评价指标 检测项目 外观 尺寸，瑕疵 检测方法 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 成分分析 铜的纯 度 镀层成分分析 参见附录 电阻率测试供应商提供数据（可以送第三方检测） 外测 可靠性参考IEC要求测试（参见附录） P 21 中国南玻集团股份有

20、限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 硅胶 4.1 硅胶的分类 脱肟型 脱酸型 脱醇型 脱胺型 脱酰胺型 脱酮型 脱醇型 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 P 22 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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

21、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。 P 23 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 硅胶 4.1.2 单组分室温硫化硅橡胶反应原理（脱醋酸型） P 24 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 硅胶 4.2 不同端基硅胶

22、性能差异（单组分） P 25 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 P 26 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 硅胶 4.3.2 单组分硅胶在选材及使用过程中的注意事项 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； 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

23、小，固化速度减慢，不利于固化； 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； 与EVA相容性：硅胶中的催化剂有可能与 EVA中添加剂反应； 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。 P 27 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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 外观 尺寸，瑕疵 检测方法 按照来料作业指导书要求检测 按照来料作业指导书要求检测 按照GB/T 528测试要求测试 按照GB/T 2791测试要求测试

24、按照GB/ 7124测试要求测试 固化参数 表干时间/固化速率 力学性能 抗拉强度/断裂伸长 剥离性能 与背板剥离强度 剪切强度 与铝片拉伸剪切强度 匹配性与焊带/接线盒/EVA/二 不与这些材料发生反应（一般DH1000h） 极管匹配性 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） P 28 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 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）。 P 29 中国南玻集团股份有限公司

25、中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 硅胶 4.5 常见的硅胶失效方式 自身老化自身老化：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。 剪切强度差剪切强度差：导致封装不良。 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。 P 30 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 接线盒 5.1 接线盒的种类及组成 5.1.1 接线盒的种类 接线盒主要有两种类型：普通和灌封

26、两种。 普通接线盒采用硅胶密封圈密封，灌胶接线盒则采用双组分硅胶填 充来灌封，普通接线盒应用较早，操作简单，但是密封圈使用年限较 长时易老化。 灌封接线盒操作较复杂（需要填充双组分硅胶，并固化），但密封 效果好，耐老化，能保证接线盒密封长期有效，且价稍便宜。 注：灌封装接线盒以前一般用于薄膜组件，但是目前如尚德、阿特 斯等也将其应用与晶体硅组件。 P 31 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 接线盒 普通接线盒灌封接线盒 P 32 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 接线盒 5.1.2

27、接线盒的组成及要求 接线盒主要由上盖、密封圈（灌封接线盒无）、二极管、连接装置、 散热装置（取决于接线盒的设计）、盒体组成。 盒体及上盖：一般由PPO（聚苯醚）或PA（尼龙）注塑而成，要 求具有优异的耐老化性能，并具有一定的强度，耐高温，抗温度冲击。 密封圈：防水防尘，要求弹性好，耐老化性能好。 二极管：起保护组件的作用，电性能符合要求，工作时结温不大于 指标值，耐腐蚀。 连接装置：引出端强度达标。 P 33 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 接线盒 5.2 接线盒性能测试 评价指标 外观 检测项目测试方法 尺寸，有无瑕疵按照来料检验作业

28、指导书操作 力学性能弹片与汇流条拉力 二极管角卡紧力 导线与接线盒拉力 接线盒与固化后拉力 防火等级 导通性 耐火测试 导通测试 外侧（土办法是点燃记录熄灭时间） 用万用表测试导线两端是否连通 按VDE V 0126-3-2006 6.3.10要求测试 90，4h，有无变形 耐低温能力 低温冲击 热变形 烘烤试验 可靠性验证 参见附录参考IEC 要求测试（参见附录） P 34 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 接线盒 5.3 接线盒厂家 目前国内的接线盒厂家很多，如浙江仁和，苏州快可，冠日等。 连接器的性能好坏（指定参数达标的情况下）主要

29、取决于密封圈质 量的优劣，散热性能的优劣（大功率组件必须着重考虑），二极管的 质量是否可靠等。 P 35 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 接线盒 5.4 接线盒常见的失效方式 二极管失效二极管失效：二极管击穿，不能反向导通（或反向导通时电阻过大） ，结温过高。 接线盒材料老化接线盒材料老化：PPO材质一般耐老化性能良好，但是低温冲击 强度不高，所以目前一般盒体采用PPO材质，连接器采用PC（聚碳酸 酯）材质，但PC容易被多种物质腐蚀。接线盒老化主要体现在连接端 子易被腐蚀，塑料螺母低温冲击容易出现破裂。 密封失效密封失效：密封圈老化，或

30、灌封胶出现问题，导致湿漏电不通过。 二极管失效导致的后果很严重：会导致组件报废，并引发火灾；二极管失效导致的后果很严重：会导致组件报废，并引发火灾； 或组件场不能正常工作，甚至损坏。或组件场不能正常工作，甚至损坏。 另外：接线盒的设计，特别是对散热性能的考虑也很重要。另外：接线盒的设计，特别是对散热性能的考虑也很重要。 P 36 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 附录 附录一：IEC中规定材料变更需补做的测试 附录二：材料变更时需做的可靠性验证 P 37 中国南玻集团股份有限公司中国南玻集团股份有限公司 CSG HOLDING CO.,LTD 附录 A公司常用组件物料厂家 背板：Toyal、Isovolta、Madico、赛伍、台虹等(后两家量很少）。 EVA：bridgestone、First。 焊带：Ulbrich、Seveck等。 硅胶：天山。 接线盒：慈溪人和、QC（快可）、冠日等。 P 38 THANKS