光伏组件工艺问题收集.docx

OUT OF CONTROL ACTION PLAN指制程过程中失控时所应采取的对应措施，一般包含造成异常的因素，该因素引起异常的理由，该异常因素的解决方案，暂时消除异常因素的应急处理办法等。这是公司内部标准OCAP文件上的定义一、 背板凸点可能造成的因素：焊带打折部分引起，如果是机械焊接可以把打折部分调小；如果是手动焊接可以从层压参数考虑，抽真空时间适量减少。EVA厚薄度，生产日期是否过长，放置时间是否超时造成受潮。二、 层压后出现气泡，白色空胶可能造成因素：物理因素包括EVA含水分，助焊剂、锡珠等其他杂志残留；工艺因素包含温度不够、抽真空时间长短及真空强度。其他建议：1、测试检查下层压机极限抽真空能力，有时候真空泵脏了，或密封条老化了，真空能力会变差；2、批次EVA是否在保质期内，保存环境是否符合，如有必要更换一批次或另一厂家EVA，压100片试试；3、调整下层压压力，压力加大；4、检查层压机冷却状况；冷却不好，抽真空能力会变差；三、网友认为焊带对组件功率的影响主要有两点：1、焊带自身电阻、与电池片的接触电阻；2、焊带宽度应该与电池片的栅线宽度相匹配。根据电阻的关系，电阻率固定，电阻率与截面积（也就是焊带宽*厚）成反比；焊带越宽与电池片接触面积越大，电阻就越小。串联电阻越大，损耗就越大，组件功率就越低。 如果带宽比栅线大，就遮挡到电池片表面接受光线，组件电流就变少，组件功率下降。摘要： 本文分别研究了在紫外、湿热两种老化测试下，不同交联度的EVA样品的力学性能变化情况。主要包括：EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与钢化玻璃背板的剥离强度等测试。测试结果表明：EVA的交联度对其抗湿热老化、抗紫外老化性能有明显的影响。总的来说：交联度越高其抗湿热老化性能越强，但随着交联度的增大，EVA的紫外老化性能会先增强后降低。并发现EVA的交联度也会随着材料的老化发生一定变化。关键词：紫外老化、湿热老化、交联度、拉伸强度、断裂伸长率、剥离强度、耐候性。1 前言EVA（乙酸和醋酸乙烯酯的共聚物）是目前光伏组件封装工艺中最常用的封装材料，主要是通过在EVA基料中添加紫外吸收剂、紫外稳定剂、抗氧化剂和交联剂等各种不同的添加剂制作而成。EVA在固化过程中会发生交联反应，形成一种三维网状结构，使其各方面性能都得到大幅提高，对太阳能电池起到很好的密封和保护作用，是目前光伏组件的主要封装材料。在光伏组件户外使用过程中，长期暴露在光、热、氧、水等复杂的环境条件下，EVA要承受长期的户外自然条件的影响，必然会出现不同程度的老化，从而导致光伏组件的封装性能降低。紫外辐照和双85湿热老化是两种有效模拟组件在户外使用过程中的老化衰减的实验，因此本文根据以上两种老化测试，来分析不同交联度的EVA对组件老化性能的影响。2 实验部分2.1 主要原材料选取光伏行业具有代表性的EVA胶膜作为研究样本，配以其他辅助类材料（背板、钢化玻璃、高温布等），来制作样品组件，各原材料主要性能及作用描述如表1。表1 试验用原材料及其用途描述 2.2 主要仪器设备本实验在万宇电能科技有限公司综合实验中心完成，实验过程中用使用的主要设备和仪器如表2所示。 2.3 试验设计紫外老化试验：按照IEC61215中“紫外预处理试验”的程序和要求，使测试样品经受波长在280nm到400nm范围的紫外辐射为15kWh/m2（其中波长为280nm到320nm的紫外辐照为5kWh/m2），同时设定紫外老化试验箱内温度为605。高温高湿老化试验：按照IEC61215中“湿-热试验”的程序和要求，将测试样品放入高温高湿试验箱内，设定湿热老化参数（T=85，RH（%）=85%RH），使样品经受1000h的高温高湿老化。本试实验选取国内某知名厂家的EVA胶膜，采用“高温布/EVA/EVA/高温布”层叠方式制作EVA测试样品，采用“玻璃/EVA/EVA/背板”层叠方式压制组件样品。对制备好的试验样品分别进行交联度和力学性能的测试；选取不同交联度的样品，分别进行紫外辐照老化和高温高湿老化，对老化后的样品进行交联度测试和力学性能测试。最后将两种老化模式前后的测试结果进行对比分析。3 测试与表征3.1 交联度的测定交联度是指EVA小分子经交联反应生成三维网状结构固化的程度，一般通过测定EVA的凝胶含量来反映EVA的交联固化情况。本文采用溶剂萃取法来测定EVA的交联度，其测试原理是将EVA样品置沸腾二甲苯溶液中萃取，未经交联的EVA会溶解到二甲苯溶液中，而已交联的EVA大分子无法溶解，通过残留试样量与试样总量的百分比来确定交联度。测试步骤：1. 提取交联后的EVA样品，装入已知重量（记为W1）的120目不锈钢网袋内，并在电子分析天平上称重（记为W2）；2. 将试样袋放入二甲苯溶液中，煮沸萃取5小时；3. 将试样袋放入真空烘箱内，烘箱设为140，烘3小时后取出，称其重量（记为W3）。交联度计算公式如下：交联度（%）= （W3-W1）（W2- W1）100%3.2 拉伸强度和断裂伸长率的测定拉伸强度是表征材料抵抗（拉伸）破坏的极限能力，通过测定EVA交联后的拉伸强度可以从一定程度上表征EVA样品的弹性形变能力；断裂伸长率是衡量材料韧性（弹性）的重要指标，具有较大的断裂伸长率的材料在抵抗冲击时有很好的弹性形变量，能有效地保护脆性材料。本文按国家标准GB/T 528-1998 ，用万能电子拉力试验机测试EVA胶膜的拉伸强度和断裂伸长率，拉伸速率为50mm/min，用冲片机将试验样品制成哑铃型试样，宽度10mm，长度50mm，用千分尺测量样品的厚度。拉伸强度计算公式如下：Ts=Fm （WT）式中：Ts-拉伸强度（Mp）Fm- 最大拉断力（N）W- EVA小条实际宽度（mm） T - EVA小条的厚度（mm）断裂伸长率计算公式如下：断裂伸长率= （LL ） 100%式中：L-试样在拉断时的拉伸伸长长度（mm）L- 试样的原始长度（mm）3.3 剥离强度的测定剥离强度是表征材料间粘合、密封效果的重要指标。测定EVA与玻璃、EVA与背板剥离强度的样品为“玻璃/EVA/EVA/TPT”层压件，实验样品在太阳能光伏组件层压机上制作完成。本文按GB/T 2791-1995“胶黏剂180剥离强度试验方法”进行，用万能电子拉力试验机分别测试EVA与玻璃、EVA与背板间的剥离强度，剥离速度为100mm/min，样品宽度为10mm。剥离强度计算公式如下：180= FB式中：180- 180剥离强度，N/javascript:;cm；F - 平均剥离力，N；B - 试样宽度，cm。4 结果与讨论4.1 紫外老化试验本节实验中用到的试验设备为QUV耐候老化箱，测试条件按照IEC61215-2005中光伏组件紫外预处理实验标准执行。紫外老化箱辐照强度为100W/m2，试验箱中设定温度为60，当样品接受的累积辐照量达到15kWh/m2后，取出样品进行交联度和力学性能测试，其测试数据如表3所示： 表4 组件样品紫外老化前后对比 从表3和表4的测试数据来看，在EVA交联度大于80%时，紫外老化前后样品的交联度不在明显的变化。从图1的4 幅图表可以看出，随着交联度的增加，EVA的各方面力学性能都有一个先增大后减小的变化趋势，交联度在85%左右时，EVA的力学性能最佳。这也一定程度上决定了EVA耐紫外老化性能的变化趋势。图1 紫外辐照前后样品力学性能变化情另外，我们发现：交联度低的样品在紫外辐照后，EVA的断裂伸长率、EVA与玻璃的剥离强度比初始值高。这可能是由于EVA内含有紫外交联剂，在紫外光的辐照下继续交联，使其力学性能得到进一步提高；而交联度高的EVA（交联度85%）由于占据主体地位的聚乙烯绝大部分已完成交联，即使有紫外交联剂和紫外光的协同作用，其交联度也很难得到提高，只会随着光降解反应的进行而缓慢降低。EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与玻璃/背板的剥离强度在紫外照射前后会出现了不同程度的下降，特别是当EVA的交联度超过80%以后，EVA的拉伸强度、断裂伸长率以及EVA与玻璃/背板的剥离强度下降幅度尤为明显。这主要是一方面由于交联度过高导致胶膜变脆、变硬，EVA在抵抗外力作用时不具备良好的弹性伸展能力，自身力学性能会有所下降；另一方面外界紫外辐照的进行，使得EVA发生光降解反应，三维网状结构发生了链断，物理粘结点变少，所以导致EVA的拉伸强度、断裂伸长率的在紫外辐照来华后均出现了不同程度的降低，EVA与玻璃/背板的剥离强度亦有明显下降。4.2 高温高湿老化本节实验中采用全自动高温高湿试验箱对EVA胶膜试样进行老化，该设备有温度、湿度、试验时间的设定和控制，执行IEC61215-2010等光伏组件湿-热试验标准。高温高湿试验箱设定温度为85，湿度为85%，测试时间为1000h，然后取出样品进行交联度和力学性能测试，其测试结果如下：表5 高温高湿老化前后EVA组件样品变化情况 由于高温高湿老化对EVA胶膜的性能影响很大，长期暴露在这样环境下的组件，各方面的性能都会出现不同程度的衰退，这其中也包含其力学性能。在老化前后，样品EVA的交联度也出现了一定的变化。图3 双85老化前后EVA与玻璃/背板的剥离强度变化通过图2 可以看到，初始交联度低的样品，老化后其交联度有所增加，交联度高的样品，其老化后的交联度有所下降。对于低交联度样品来说，由于EVA中的交联剂反应不彻底，持续85、1000h的高温使得EVA中未交联的聚乙烯在引发剂的作用下继续交联，样品的初始交联度越低其上升幅度就越高；而对于高交联度的样品，其交联度很难再次得到提高，反而会在高温高湿的老化条件下发生降解反应。从高温高湿老化前后EVA与玻璃/背板的剥离强度变化情况（参考表5、图3）可以看出， 不同交联度的组件样品，其EVA与钢化玻璃的剥离强度都会出现大幅的下降，EVA与背板之间剥离强度的降低幅度较小。这说明EVA与背板的融合性能要好于EVA与玻璃之间的融合性能。由于作为无机材料的玻璃表面具有良好的亲水性，水汽从边缘的渗入和慢慢向内部扩散也使得与玻璃粘结的EVA更容易水解，EVA的水解不但会加速其内部网状聚合物的断裂，而且水解产生的乙酸会破坏EVA与玻璃/背板的粘结点，同样使得剥离强度出现大幅下降。如图3所示，随着交联度的增加，EVA与玻璃/背板的剥离强度表现出先增大后减小的变化规律，EVA-背板之间剥离强度的这种变化趋势尤为明显；对高温高湿老化后的样品重复进行剥离结强度测试，从理论上来说也应该呈现上述规律。5 结论总的来说，随着封装材料EVA交联度的增加，组件的耐紫外、耐湿热老化性能都表现出先增强后降低的变化趋势。交联度在85%左右时，其各方面性能表现最佳。紫外辐照老化对EVA的交联度影响较小，主要由于EVA中的紫外吸收剂和光稳定剂具有协同作用，但其最终的变化趋势是随着紫外辐照时间的延长而呈现缓慢下降的趋势；高温高湿老化对EVA的交联度有一定的影响，交联度低的，经过湿热老化会升高，交联度高的会降低；（3）紫外辐照老化和高温高湿老化对EVA的力学性能都有较大影响，通过老化前后数据对比发现：紫外辐照老化导致EVA力学性能的下降主要体现在高交联度的样品上，特别是当交联度超过85%后，其各项性能的下降更为显著；高温高湿老化所引起的EVA力学性能的下降主要体现在两方面：一是EVA的交联度越高，其自身的结构越稳定、耐湿热稳定性越强；二是，高温高湿老化对EVA与玻璃的剥离强度影响比较大，主要是由于与玻璃接触的EVA更易水解从而导致粘结点的破坏；综上所述，本文建议将光伏组件层压工艺的EVA交联度控制在80%90%之间，以更好的发挥EVA的封装性能，同时保证组件具有良好的耐候性、可靠性。摘 要：太阳能组件要实现发电的功能必须要将单片的电池连接起来使其成为一个整体，常见的连接方式为焊接。但是焊接过程如果控制不当就会造成热斑、碎片等现象，严重时会影响组件的寿命甚至是烧毁组件，因此大多数晶硅组件车间将焊接定为特殊过程，以便随时监控。本文给出了新的焊接工艺，为制造优质太阳能组件提供了保障。关键词：太阳能电池片；焊接1. 引言在太阳能电池组件的制造流程中，电池片的正面单焊和背面串焊的质量非常重要。由于太阳能组件的的设计使用寿命为25年左右，且组件通常安装在户外，每天要承受几十摄氏度的温度变化，而焊带基材为纯铜，铜的膨胀系数约为硅（电池片）的6倍，只要有温度变化，焊带与电池片都会受力，因此不良的焊接严重时会导致组件失效1。目前国内大多数厂家主要使用手工焊接方法，手工焊接导致焊接不良的因素众多。为提高太阳能组件的成品质量，本文给出了防止焊接不良的改善方法。2.电池片焊接易出现的不良现象太阳能电池片手工焊接流程如下：首先进行正面单焊。用电烙铁将镀锡铜焊带在一定温度下焊接到电池片正面（负极）主栅线上。然后进行电池片的背面串焊。在专用的焊接模板上（可以确保电池片的相对位置），操作电烙铁将互联条焊接到电池片背面电极上，从而依次将电池片串接在一起，并且正负极焊接出引出线2。采用手工焊接有一定的局限性，很容易出现焊接不良现象，不良主要有以下几种：（1）虚焊虚焊产生的机理是锡铅与电池片电极银层合金形成程度差。而影响合金形成的因素有温度及锡铅银表面金属活性度。产线手工焊接出现虚焊异常的原因分析如下：员工是否集中，观察焊接时间是否过快，焊接手法是否和其他员工不一样。焊接工艺是否波动，重点观察烙铁温度和焊接时间是否符合要求。电池片批次是否集中，主要在于电池片银浆是否氧化、发黄。例如：背电极发黄。互联条浸泡是否符合要求，如互联条上助焊剂是否挥发、互联条是否氧化。互联条/助焊剂批次厂家是否更换。（2）裂片电池片裂片如图1所示，产生的机理是外力冲击、电池片隐裂或温差收缩产生应力。产线手工焊接出现裂片异常的原因分析如下：观察裂片位置及发现工序，查看所有裂片位置分布是否规律。查看电池片的批次（硅片厂家、线别、生产日期）是否集中。查看互联条是否扭曲。查看是否因为虚焊等焊接困难造成裂片。查看焊接温度，焊接手法是否正常。查看起焊点和收尾点是否靠前。图1电池片裂片（3）锡丝锡渣锡丝锡渣如图2所示，产生的机理是锡铅与电池片电极银层合金形成程度差，影响合金形成的因素有温度及锡铅银表面金属活性度。产线手工焊接出现锡丝锡渣异常的原因分析如下：检查员工焊接手法，重点关注速度、收尾、拉烙铁的直线性等几要素检查烙铁温度；检查电池片电极是否氧化；检查桌面清洁度、烙铁清洁海绵水含量等。图2锡丝锡渣3.改善焊接工艺针对焊接时出现的不良现象，本文改善了单焊和串焊工艺，以提高组件的成品质量。3.1.改善后的单焊工艺改善后的单焊工艺包括如下步骤：（1）焊接时左手从待单焊区拿取电池片，右手拿取焊带，焊接方向依主栅线从左往右从上往下方向匀速焊接，三栅线电池片遵循前三后三原则（起焊点与收尾点均为电池片的第三根细栅线）。焊接过程中应注意焊台温度和焊接时间，不能有露白、虚焊、锡丝、锡渣等现象。 156电池片系列单焊时间为3-5S，串焊时间为2-4S；125电池片系列单焊时间2-4S，串焊时间1-2S（针对特殊银浆特殊处理）。（2）焊接时手握烙铁手柄成45度角，如图3所示。图3 焊接时手握烙铁手柄姿势（3）焊接时，焊笔与手臂要平行移动，不得靠手腕拖动焊笔。（4）单焊焊完每一根焊带后，用手指缕焊带检查是否有堆锡、锡珠、锡渣等不良。（5）从预热台面左侧拿取电池片放置在待串焊区，焊接完成后要求斜视电池片正面有无虚焊露白、锡渣异物、焊带扭曲等现象。（6） 单焊焊好放电池片时，焊带不能有弯曲。（7）焊接台面要保持干净整洁，物品按要求摆放在指定区域，弯曲的焊带禁止使用。（8）焊接焊台温度为3503，预热台温度为503，将烙铁头切换为500-4DK的烙铁头。（9）焊带材质采用：涂层：Sn60/Pb40； 基材：Cu99.9%；涂层厚度：0.05mm;成品厚度：0.35mm;宽度：8mm ；伸长率：20%；抗拉强度：145MPa； 电阻率：12m/25。3.2.改善后的串焊工艺改善后的串焊工艺包括如下步骤：（1）串焊前清洁串焊模板，防止有锡渣、锡丝掉落顶裂电池片（每焊完一块组件清洁一次）。（2）串焊好后用刷子清理电池串上的锡丝、锡渣（每焊完一串电池串清洁一次），清洁刷