组件原材料综述

1、光伏组件原材料简介2一、Overview二、电池片三、EVA四、背板五、接线盒六、涂锡铜带七、钢化玻璃八、助焊剂ContentOverview3玻璃EVA电池片背板涂锡铜带&助焊剂接线盒一、Overview二、电池片三、EVA四、背板五、接线盒六、涂锡铜带七、钢化玻璃八、助焊剂ContentEVA5主要用途EVA 胶膜对太阳电池起粘接密封作用, EVA 胶膜在日光照射下能耐老化、不龟裂、不变色，保护太阳能电池组件；增加组件的透光性，提升组件效率。EVA6EVA 是乙烯（Ethylene)-醋酸乙烯脂(Vinyl Acetate)的共聚物，它的结构如下：(CHCH2)y(CH2CH2)x

2、 |O C =OCH3|聚乙烯（PE）属于非极性结晶性聚合物，其机械性能、耐老化性能强，绝缘性能好，但透光率低。聚醋酸乙烯酯（PVAc）属于极性非结晶性聚合物，其柔韧性、透光率高，机械性能和绝缘性能差；EVA是将以上两种物质优点相结合的产物，VA含量是调和两者的参数，决定其性能并最终决定其用途。EVA7VA含量应用1%6%常用膜（烘烤食品袋、冷冻食品袋、冰袋、尿布包装袋等）6%15%农膜、吹塑挤出、层压、泡沫模塑成型、注塑、拉伸包装、电线电缆15%20%粘合剂、涂层、挤出、发泡鞋材20%35%热熔胶、地毯背衬、蜡基涂料35%45%聚合物掺混/接枝、涂料、热熔胶、油墨40%70%塑料的加工改性剂

3、70%95%以乳液形式出售，用以配制各种涂料、胶粘剂及用作纸张和织物涂层根据VA的含量，EVA的性能有很大的差异，下表列出了不同VA含量EVA的应用；光伏组件用EVA中VA含量一般在30%左右，目前比较常用的EVA中VA含量为28%。EVA8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

4、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EVA胶膜除了EVA主体外，主要还包含交联剂体系（包括交联引发剂和交联剂）、阻聚剂、热稳定剂、光稳定剂、硅烷偶联剂等成分。EVA9 未经改性的 EVA 虽然具有透明、 柔软、 有热熔粘接性、 熔融温度低 、 熔融流动性好等特点，但其耐热性差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩致硅晶片碎裂。因此要对 EVA 进行改性， 其办法是采取化学交联， 即在EVA 中添加有机过氧化物交联剂， 当 EVA 胶膜加热到一定温度时， 交联剂分解产生自由基， 引发 EVA 分子间的结合， 形成三维网状结构， 使 EVA

5、 胶层交联固化， 当交联度达到 60% 以上时就能承受大气的变化， 不再发生热胀冷缩。 线性结构三维网状结构交联EVA10根据理论分析，交联度越高，EVA的透光率越高，组件的整体输出功率就越高，经过层压工序调整参数，EVA的交联度最高可达到95%-98%，这是因为交联度越高，EVA的透光率越高；但交联度越高在应用过程产生龟裂的机率就越大，EVA的交联度偏低则会造成与玻璃、背板脱层，造成内部电路连同，本身机械性能下降。建议的交联度范围在85%左右为最佳，我司控制在78%93%。交联度对组件的影响：EVA11评价指标检测项目外观尺寸，有无瑕疵力学性能抗拉强度/断裂伸长电学性能击穿电压绝缘性能体积电

6、阻率、湿绝缘电阻交联度交联度测试光学性能透光率老化黄变黄变指数粘结可靠性老化前后与背板/玻璃剥离强度可靠性验证DH/TC/HF/UV等EVA12一方面添加剂体系相互反应发黄；另一方面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。EVA13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，交联度不合格）。一、Overview二、电池片三、EVA四、背板五、接线盒六、涂锡铜带七、钢化玻璃八、助焊剂Content背板15主要作用背板位于组件的背面的最外层，在户外环境下保护太阳能电池组件不受水汽的侵蚀，阻隔氧气防止氧化 、耐高低温、良好的绝缘性和

7、耐老化性能 、 耐腐蚀性能，可以反射阳光，提高组件的转化效率，具有较高的红外发射率，可以降低组件的温度。16主要结构一般具有三层结构 ，外层保护层 PVDF/PVF/ETFE具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为 PET 聚脂薄膜具有良好的绝缘性能，内层 和 EVA 具有良好的粘接性能。背板17常用背板结构: TPT: TPT(KPK)(KPK)、TPETPE(KPE)(KPE)、FPF FPF 、FPE FPE 。T T：杜邦公司的聚氟乙烯（PVF）薄膜，商品名为Tedlar，现泛指氟塑料薄膜PVDF、THV、ETFE等；K K:聚偏氟乙烯（PVDF)薄膜，商品名为Kynar;P P：双向拉伸的

8、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，即PET薄膜；E E：乙烯-醋酸乙烯树脂EVA,或者聚烯烃类PE树脂；F F：氟碳涂料,一般包括 PTFE(聚四氟乙烯)涂料; PVDF(聚偏氟乙烯)涂料; FEVE氟乙烯与乙烯基醚的共聚物涂料。背板18简称化学名分子结构式采用的厂家PVF聚氟乙烯（Tedlar）-(CH2-CHF)n-Isovolta、Madico、台虹PVDF聚偏氟乙烯-(CH2-CF2)n-东洋铝业、KrempelETFE乙烯四氟乙烯共聚物-(CH2-CH2)n-(CF2-CF2)m-东洋铝业ECTFE乙烯-三氟氯乙烯共聚物-(CH2-CH2)n-(CFCl-CF2)m-HoneywellTHV

9、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物-(CF2-CF2)n-(CF(CF3)-CF2)m-(CH2-CF2)o-3M下表中展示了目前所有用于光伏背板的氟膜材料（不包含氟碳涂料），其中以PVF和PVDF最为常用。背板19PVF薄膜，学名聚氟乙烯（polyvinyl fluoride）,由氟和碳分子的共聚物挤压而成。它比任何聚合物具有更大的化学结合力和结构稳定性，对日照、化学溶剂、酸碱腐蚀、湿气和氧化作用的抵抗力和耐久性效果显著。做PVF薄膜最出名的为美国杜邦公司，杜邦公司的注册商标Tedlar就是现在光伏行业做背板用的最多的PVF薄膜，TPT或者TPE等背板中的T层指的就是这里所说的Tedlar。

10、外层氟膜：-(CH2-CHF)n-背板20PVDF薄膜，学名聚偏氟乙烯，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟材料中产量名列第二位的大产品。PVDF的密度是PVF的1.31.4倍，在分子结构上多一个氟院子，所以比PVF更致密，更耐候，阻隔性更好。纯PVDF薄膜的透水率只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右，所以通常情况下使用PVDF薄膜的厚度可以比PVF薄，但是PVDF成型比较困难，一般要添加丙烯酸类材料，磁材料会造成局部老化。外层氟膜：-(CH2-CF2)n-背板21目前大多数光伏背板均使用PET做为支撑体;P

11、ET是聚对苯二甲酸乙二醇酯的简称，又称聚酯薄膜，乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽;具有优良的物理机械性能，长期使用温度最高可达120oC，短期使用可耐150oC高温，-70oC低温，且高低温对其机械性能影响很小;电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好；气体和水蒸气渗透率低，但是在高温高湿中容易水解，在紫外光照下易发生光降解反应。中间层：背板22早些年一般采用改性过的氟膜做内层，但因成本较高，且粘接性能并不十分理想，因此近些年采用粘接性很强的EVA或者PE膜，虽对耐候性有一定影响，但它可以大大降低成本，并保证良好的粘接性。一般TPT、KPK背板的内层就是改性过的含氟薄膜，

12、而TPE、KPE背板中的内层即为EVA或PE.内层：背板23检测项目：背板24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粘结层的缺陷：与EVA剥离强度不够，脱层（表面处理问题：表面材质粘结性差，或表面电晕失效）、背板黄变（涂层材料不耐老化，如东洋PVDF+W-PET+V-PET+LE的LE层容易老化发黄）。失效模式：一、Overview二、电池片三、EVA四、背板五、接线盒六、涂锡铜带七、钢化玻璃八、助焊剂Cont

13、ent接线盒26接线盒非灌胶接线盒灌胶接线盒优点：操作快捷 维修方便缺点：盒体较大 成本较高 散热性差优点：盒体小巧 成本低廉 散热性能优异 密封性能优异 缺点：不便于维修 需要灌胶设备辅助 需要控制灌封胶性能常用接线盒基本分类接线盒27非灌胶接线盒接线盒28盒盖（无密封圈）灌封接线盒灌胶接线盒29非灌胶接线盒灌胶接线盒部件功能部件功能盒体与盒盖对接线盒端子等部件起固定和防护效用盒体与盒盖对接线盒端子等部件起固定和防护效用接线端子固定组件电能输出线和外接的电缆，使之互连接线端子固定组件电能输出线和外接的电缆，使之互连旁路二极管 防止组件产生热斑效应旁路二极管 防止组件产生热斑效应密封圈 密封盒

14、体灌封胶密封盒体，导热电缆作为电能传播的载体 电缆作为电能传播的载体 连接器起发电单元组合作用 连接器起发电单元组合作用 接线盒各零部件及其作用非灌胶的接线盒和灌胶的接线盒除了在密封方式上有所区别，其他零部件的功能是一致的。接线盒30设计模具注塑装配（端子、电缆、连接器等）检测入库真空吸料进入干燥仓单螺杆挤出机加热熔融熔体进入模具，冷却后脱模接线盒制造基本流程接线盒31盒盖及盒体：PPO(聚苯醚）纯的PPO树脂有优良的物理机械性能、耐热性和电气绝缘性，其吸湿性低、强度高，尺寸稳定性好，高温下耐蠕变性是所有热塑性工程塑料中最优的；但是纯PPO树脂玻璃化温度高，熔融流动性差，需要在300高温下加工

15、。为此采用掺混PS（聚苯乙烯）或抗冲PS“合金化”方法对PPO树脂改性，这种改性PPO的玻璃化温度低，较易加工，无降解。虽然耐热性有所降低，但保留了PPO树脂的大部分有用性能，目前接线盒上用的PPO树脂均是这种“合金化”的产品。PPO原料接线盒注塑机接线盒32接线端子：镀镍铜合金为了保证其电导率，端子的母材采用的是紫铜，再在其表面镀上一层镍，防止铜表面在与空气或水中的氧发生化学反应，可使外观保持洁净亮丽延长使用寿命。现在也有直接使用紫铜而不镀镍的产品，主要用于灌胶接线盒。紫铜即纯铜，电阻率0.018mm2/m，远小于黄铜的0.071mm2/m，是除银之外最好的导电材料。而镍很不活泼，有很好的耐

16、腐蚀性，在空气中不被氧化，又耐强碱，因此选作铜的保护材料。镀镍铜合金端子接线盒33线缆：交联聚烯烃护层绝缘层 镀锡铜线导线：导线是产品进行电流传输功能的最基本的必不可少的主要构件。导线是导电线芯的简称，用铜、铝等导电性能优良的有色金属制成，光伏组件线缆使用的是镀锡铜导线。绝缘层：是包覆在导线外围四周起着电气绝缘作用的构件。即能确保传输的电流只沿着导线行进而不流向外面，导体上具有的电位能被隔绝，即既要保证导线的正常传输功能，又要确保外界物体和人身的安全。护层：当电线电缆产品安装运行在各种不同的环境中时，必须具有对产品整体特别是对绝缘层起保护作用的构件，这就是护层。接线盒34连接器&螺母：

17、PC（聚碳酸酯）&PA（聚酰胺）PC具有高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广; 成形收缩率低、尺寸安定性良好；耐疲劳性佳;耐候性佳;电气特性优等特点。PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。连接器主要分为锁扣式（如MC4)和即插式(如MC3)，而目前市面上基本以锁扣式为主。MC4连接器连接器PHOENIX连接器连接器TYCO连接器连接器接线盒35二极管晶硅组件上所使用的二极管一般都是肖特基二极管，肖特基二极管的特点是正向导通压降较低、正向

18、导通电流大、速度快，但是耐压较低（一般在100V以下）、漏电流较大（可达500A）;根据晶硅组件的电压、电流等电学特性，目前肖特基二极管是最适合的。二极管封装目前光伏组件上锁使用的二极管一般分为轴向封装和贴片封装两种，例如10SQ050便是轴向封装（R-6封装），SB1640DC则是贴片封装(TO263封装）。轴向封装贴片封装接线盒36组件正常工作状态发生热斑效应时的工作状态接线盒主要功能一、防止热斑效应在正常工作时，二极管正极的电位低于负极的电位，因此二极管处于反向截止的状态，没有电流通过；当某一部分的电池片被遮挡或出现裂片等状况，电池片不能正常工作，可以将之看成一个电阻，此时，并联在这部分

19、电池片上的二极管的正极的电位便高于负极的电位，便正向导通了，电流不再从被遮挡的电池片上通过。接线盒37如果发生热斑效应时，没有二极管或二极管没有能够正常工作，被遮挡的部分会持续发热，导致组件寿命降低，甚至导致整个组件烧毁，后果是十分严重的。接线盒38接线盒主要失效模式接线盒烧毁接线盒烧毁是最常见的失效模式之一，原因主要有以下几点：由于二极管的质量问题，最大结温太低，热阻太大，在发生热斑效应时，二极管持续发热，超过最大结温导致二极管烧毁；二极管接触不良导致电阻升高，从而产生的热量加大。接线盒39二极管击穿二极管晶粒表面表面可能落有个别金属杂质，在后续多次测试过程中产生尖端电压，材料失效。在焊接装

20、填过程中,人为操作不当,造成晶粒边角边角碰损，使材料的逆向参数发生变化，材料失效。二极管击穿一般都是二极管的质量问题，在金相显微镜下观察击穿的二极管，发现以下现象。接线盒40盒体脆裂，变形接线盒脆裂、变形后，直接影响其密封性能；产生脆裂的原因可能是接线盒选用的材料分子量较小，机械性能较差，耐气候能力不足；产生变形的主要原因可能是其耐热性不足，在长期使用过程中，由于二极管发热导致其变形。接线盒41端子被腐蚀、氧化端子被腐蚀、氧化后，电阻会增大，直接影响组件功率。发生这种情况的主要原因是铜的表面处理不当，或铜原料和表面处理的原料不符合要求。接线盒42接线盒主要测试项目测试项目条件判定依据所需时间湿

21、漏电测试电压1000V,维持2min绝缘电阻不应小于400M10分钟结温测试将接线盒加热755oC，通以额定电流2%，一小时后测量每个旁路二极管的温度。二极管结温不应超过厂家规定的二极管最大结温范围；试验后二极管仍能正常工作。2小时湿热试验温度85oC，湿度85%，持续1000小时（依据IEC61215)试验结束后，接线盒湿绝缘电阻不应小于400M，不应出现影响其正常使用的损伤。1000小时湿冻试验温度-4085oC，10个循环，一个循环约24小时（依据IEC61215)10天热循环试验温度-4085oC，200个循环，一个循环约6小时（依据IEC61215)1200小时冻球试验-40oC储存

22、5小时，立即使用1J的能量对其进行冲击试验结束后，接线盒不应出现影响其正常使用的损伤。6小时一、Overview二、电池片三、EVA四、背板五、接线盒六、涂锡铜带七、钢化玻璃八、助焊剂Content44在铜基材表面涂（镀）上锡或锡的合金制作而成的涂锡铜带；其主要作用是将各个电池片串联起一个完整的组件；常称作涂锡带、焊带、光伏焊带等；主要规格有1.6/1.5/1.2/1.3X0.20/0.23/0.25/0.27，5/6/8X0.25/0.3/0.35。一、定义二、原料45涂锡铜带使用的铜原料必须是无氧铜。无氧铜中并非完全不含氧，按照国标GB/T 5231-2001，无氧铜中氧的含量不得大于0.

23、003%。铜：二、原料46铜导电率(%IACS)=102.14-0.001338O2，其中O2表示氧含量，单位 ppm。*IACS: International Annealed Copper Standard100%IACS= 58(m/mm)050100150200101.85101.90101.95102.00102.05102.10102.15 Conductivity (% IACS)Oxygen (ppm)二、原料47Sn96.5/Ag3/Cu0.5Sn99.3/Cu0.7Sn63/Pb37Sn60/Pb40Sn62/Pb36/Ag2Sn50/Pb50锡铅系无铅系光伏焊接以及电子封

24、装使用的钎料基本都是锡基钎料，常用的又可分为锡铅系和无铅系两种。锡（合金）：二、原料48锡铅二元相图二、原料49锡铅浓度与接触角关系表面清理*接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角，是润湿程度的量度。二、原料50元素名元素符号对焊料的影响锌Zn含量达0.001%，其影响就表现出来，若达到0.01%，就会对焊点的外观、焊料的流动性和润湿性造成不良影响，它是焊料中最忌讳的金属之一。铝Al对焊料的流动性和润湿性有害，不但影响外观和焊接操作，而且易发生氧化和腐蚀，要求含量低于0.001%。镉Cd有隔低熔点的作用，并能使焊料晶粒变得粗大而失去光泽，含量超过

25、0.001%，就会使流动性降低，焊点也会变脆。砷As即使含量很少，也会影响焊点外观，增加硬度、脆性，但可略提高流动性。锑Sb可增大焊料的机械强度和电阻，其含量在0.3%3%时，焊点形成很好，含量在6%以内能使焊点的强度增加。还因锑可使焊料的蠕变阻力增加，所以高温焊料总要加锑。但含量在6%Sn以上时，焊料变得脆而硬（生成SbSn），流动性和润湿性也变差，抗蚀性减弱。铜Cu使焊料熔点升高，也提高焊料的结合强度。含铜在1%以内时，会增加焊料的蠕变阻力。焊料中含有1%2%Cu，可抵制焊锡对铜烙铁头的腐蚀作用，并用于焊接细线。硫S含量高于0.0005%时，就会影响焊接，因它常以腐蚀性沉淀物的形式残留在母

26、材表面。杂质对锡铅焊料的影响三、工艺流程51铜带铜线分切压延热处理表面清理热浸锡涂锡铜带基本生产流程收卷三、工艺流程52分切/压延分切法压延法分切：整片铜片分切成多根所需尺寸扁铜带压延：相同截面积的铜线压成所需尺寸的扁铜带三、工艺流程53热处理铜带的热处理工艺主要退火工艺，退火的的目的是使铜带再结晶，降低其屈服强度，提升它的可焊性，降低碎片率。屈服强度：屈服强度是指金属材料在发生屈服现象时的应力。屈服现象：不增加外力的情况下还继续拉伸的现象。弹性段屈服段塑性段应变应力0.2%x%三、工艺流程54铜带使用的退火工艺为再结晶退火，即将铜带加热到一定温度以上并保温一定时间从而降低其屈服强度。晶核形核再结晶长大三、工艺流程55铜和铝的屈服强度与其晶粒尺寸的关系Hall-Petch Equation:s=0+Kd-1/20：晶内对变形的阻力K：晶界对变形的影响系数，与晶界结构有关三、工艺流程56内应力屈服强度电阻率晶粒尺寸温度及时间性能及其他指标退火温度和时间对其性能的影响三、工艺流程57加热进出井式退火炉连续退火炉铜带常用退火方式三、工艺流程58表面清理表面清理是用助焊剂将铜带表面的氧化物等其他杂物清理干净，改善其润湿性，为下一步热浸锡做好准备。如果表面没有清理干净，则会出现露铜、针眼、上锡不均匀的现象。Young