透明氟膜及透明背板研究-周俊-solarbe文库

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透明氟膜及透明背板研究回天技术中心周俊李威弘 2018年 11月目录透明氟膜及背板应用背景回天透明背板介绍总结透明氟膜研究透明氟膜及背板应用背景双面发电的必要性  5.31新政倒逼整个光伏行业降本增效，双面发电带来的功率增益有目共睹  目前主流厂家的生产线和双面的技术兼容性较强，生产线修改仅需对电池的处理进行修改即可短期内可大规模生产  PERC工艺已经将电池效率带到瓶颈，新的电池结构（比如异质结， N型 PERT 等）可完美适配双面电池技术  IHS Markit 预测，在 2022年双面组件的产能将增至近 30GW，达到 2018年市场份额的 6倍左右。今后双面组件的产能将逐步释放 0 5 10 15 20 25 30 35 2017 2018 2019 2020 2021 2022 产能 /GW 年份 2017-2022双面组件产能预测  双面发电组件现状农光、渔光互补阳光房隔离墙  在渔光互补、农光互补、林光互补、建筑一体化、公路隔音墙、幕墙、车棚、 BIPV等市场，双面发电技术已经结束其原来被用于少数场景的历史，逐步进入主流市场  双面发电组件应用透明氟膜及背板应用背景  透明背板的优势准入门槛低不需要组件厂针对双玻加工进行产线的改造，节省建设成本易加工、易返工双面玻璃较高的刚性，不利于层压过程中应力的传递，会产生电池片位移、串片、气泡、甚至爆板的问题，发生异常无法返工易安装、易运输由于双玻省去铝边框，为防止运输过程中产生的损坏需对包装进行加固，增加了一定的运输、包装成本散热好在温度较高的环境中，透明背板由于散热性较好，更为适用低成本、轻量化双玻中玻璃减薄、封边胶带、 POE等材料的使用增加了制造成本，透明背板组件比双玻组件的重量轻 15以上双玻组件爆板双玻组件气泡透明氟膜及背板应用背景  传统背板转变为透明背板背板结构 KPK、 TPT、 KPC、 TPC、 CPC等  传统背板变成透明背板的最大变化在于空气面和粘接面均由白色转变为透明。对透明背板空气面而言，要求空气面阻隔紫外线不再依靠钛白粉  重点空气面透明氟膜需要高紫外阻隔率及高可见光透过率传统背板透明背板空气面白色氟膜空气面透明氟膜胶水耐候透明胶水内层白色反射层透明氟膜或涂层 PVDF/PVF/耐候 PET/Coating PET PVDF/PVF/PO/PET/Coating adhesive adhesive 透明氟膜及背板应用背景  透明氟膜种类及选择项目 PTFE THV膜 ECTFE膜 ETFE膜 PVF膜 PVDF膜加工性 /成膜性不熔成型温度200-290℃ 成型温度 275℃ 成型温度300-350℃ 熔点 190℃ 分解 210℃ 成型温度180-300℃ 断裂伸长率 120 200-500 100-250 100-400 50-100 50-200 WVTR（ 100μm ） / 6 0.5 6 7 2.5 易粘性（电晕）极难粘易粘接，但力值不高易粘接，但力值不高易粘接，但力值不高易粘接，但力值不高易粘接，可达到较高粘接力价格区间便宜昂贵较贵较贵贵适中透明氟膜满足关键点  高可见光透过率  高紫外光阻隔率  较好的延伸率  低水汽透过率  容易复合  高性价比  透明氟膜以出色的耐候性作为保护膜应用在户外各个领域。伴随太阳能电池技术的发展，双面发电电池匹配的透明背板应运而生。在现有氟膜技术上，透明 PVDF膜成为透明背板性价比最佳的选择透明氟膜及背板应用背景  透明氟膜机械物理性能  所有透明氟膜 MD向强度高于 TD向  初始的 TD向断裂伸长率比 MD向要高测试项目 1 2 3 4 5 6 ETFE 厚度（ μm） 30 32 27 30 27 37 32 拉伸强度（ MPa） MD 70.7 93 61.5 94 64.8 90 65.7 TD 53 44 60.5 44.8 30 39.3 29.7 断裂伸长率（） MD 368 269 380 214 267 147 368 TD 602 340 553 552 117 283 355 不同配方透明氟膜的拉伸性能透明氟膜研究  不同透明氟膜的水汽透过率  电池片对水汽及其敏感，背板水汽阻隔能力影响组件寿命，空气面氟膜水汽阻隔能力影响背板抗老化性能  测试结果表明， PVDF膜的水汽阻隔性可与 ETFE相当，不同的 PVDF膜的水汽阻隔能力差异较大测试方法红外法对至少 3个试样进行测试，结果取其平均值。透明氟膜研究  透明氟膜热性能及光学性能  透明氟膜在可见光段透过率差别不大，均达 90以上，紫外吸收段透过率差别较大  280-300nm紫外吸收细微差别  紫外阻隔能力关键在 370-380nm波段的吸收能力编号 1 2 3 4 5 6 ETFE 紫外阻隔率（） 93.2 92.39 96.85 94.14 98.95 8.39 10.6 可见光透过率（） 93.22 93.41 90.16 91.73 92.46 93.44 92.01 热收缩 / MD TD 1 1.18 -0.06 2 0.12 0.02 3 0.87 1.1 4 0.85 0.12 5 2.1 2.46 6 0.91 0.36 7 0.36 -0.81 条件 150℃ ， 30min 测试标准紫外光波段（ 280-380nm）；可见光波段（ 380-780nm）透明氟膜研究  经过 PCT48老化后，可见光透过率变化不大，紫外透过率出现较大差别，部分样品出现大幅度衰，而且出现黄变现象 PCT48 样品编号 1 2 3 4 5 6 ETFE 黄变 2.8 -0.4 0.2 1 3 1.8 2.5  透明氟膜 PCT老化透明氟膜研究测试项目样品编号 1 2 3 4 5 6 ETFE 拉伸强度（ MPa） MD 初始 70.7 93 61.5 94 64.8 90 65.7 PCT96 63 82.5 52.8 94.8 76.3 86.3 44.7 TD 初始 53 44 60.5 44.8 30 39.3 29.7 PCT96 42 47 40.8 37.8 36 48 28.7 断裂伸长率（） MD 初始 368 269 380 214 267 147 368 PCT96 316 158.5 335 155 157 135 227 TD 初始 602 340 553 552 117 283 355 PCT96 17.3 28 12.5 26 19.5 2 34.7 黄变 PCT96 3.6 0.6 5.9 1.3 9.4 4.4 3.5  拉伸强度在 PCT96老化后变化不明显， MD向强度明显高于 TD向  断裂伸长率 MD向衰减较小， TD向衰减特别大  部分出现了黄变较严重的情况，配方对 PCT黄变影响大  透明氟膜 PCT老化透明氟膜研究  透明氟膜 TC老化  经过冷热循环老化后，力学性能上 TD方向的断裂伸长率下降比较大测试项目样品编号 1 4 5 ETFE 拉伸强度（ MPa） MD 初始 70.7 94 64.8 65.7 TC30 80 91.3 61.5 48.7 TC50 72 89 74 56 TD 初始 53 44.8 30 29.7 TC30 38 48.7 36 32.3 TC50 39.5 55 40.5 34 断裂伸长率（） MD 初始 368 214 267 368 TC30 434 145 215 303 TC50 385 205 277 315 TD 初始 602 552 117 355 TC30 132 19 49 135 TC50 70 6 34 82 黄变 TC30 0.4 -0.2 -0.2 0.3 TC50 1.1 0.1 0.4 0.7 透明氟膜研究  透明氟膜 PCT和 TC老化后光学性能  经过 PCT96老化后，透明膜的紫外阻隔性都开始衰减，且不同样品的衰减程度差别较大  经过 TC50老化后，透明膜的可见光透过率有所衰减，紫外阻隔相比衰减有所差异项目 1 4 5 ETFE 1 4 5 ETFE PCT 96 TC 50 280380nm阻隔率（紫外光） 65.47 89.16 37.66 22.57 76.84 90.05 46.08 21.91 381780nm透过率（可见光） 91.61 87.33 89.41 90.25 85.60 85.93 92.57 91.78 透明氟膜研究测试项目样品编号 1 4 5 ETFE 拉伸强度（ MPa） MD 初始 70.7 94 64.8 65.7 UV60 43.5 79.5 36.5 28 UV120 53.5 66.5 55.5 34.5 TD 初始 53 44.8 30 29.7 UV60 29 51 31.5 27 UV120 33.5 58.5 41 20 断裂伸长率（） MD 初始 368 214 267 368 UV60 235 137 105 126 UV120 86.5 106 89 134 TD 初始 602 552 117 355 UV60 12 6 10 18 UV120 7 4 7 16 黄变 UV60 0.6 0.5 1.2 -0.2 UV120 0.2 0.2 1 0.5  透明氟膜 UV老化  紫外老化后， MD向拉伸强度和断裂伸长率整体出现衰减； TD向强度衰减不明显，但是断裂伸长率出现大幅度下降透明氟膜研究  透明氟膜 UVDH老化测试项目样品编号 1 4 5 ETFE 拉伸强度（ MPa） MD 初始 70.7 94 64.8 65.7 UVDH15 49.3 76.7 55 23.3 UVDH30 41.3 76.3 54.5 35.5 TD 初始 53 44.8 30 29.7 UVDH15 32.3 36.7 38.7 26.7 UVDH30 47 59.5 34.5 23 断裂伸长率（） MD 初始 368 214 267 368 UVDH15 201.3 103.3 85.3 84 UVDH30 204.7 100.7 110 175 TD 初始 602 552 117 355 UVDH15 28 30 22 32.7 UVDH30 10 5 20 18 黄变 UVDH15 0.8 0.2 0.2 0.3 UVDH30 1.7 0.1 -0.3 0.2  经过紫外加湿老化后， TD向断裂伸长率衰减严重，部分样品可达到 ETFE的水平透明氟膜研究  透明氟膜 UV和 UVDH老化后光学性能项目 1 4 5 ETFE 1 4 5 ETFE UV 120 UVDH 30 280380nm阻隔率（紫外光） 13.85 92.5 86.38 10.03 67.11 80.88 20.86 11.84 381780nm透过率（可见光） 89.47 92.33 93.41 91.78 89.96 87.14 92.25 91.81  经过紫外老化 120kWh后，不同透明膜的紫外阻隔性衰减差异较大，一款接近失效  经过紫外加湿老化 30kWh后，一款紫外阻隔接近失效透明氟膜研究类别项目单位标准机械物理性能水蒸气透过量红外法 g/m224h ≤60 拉伸强度 MD MPa ≥60 TD ≥30 断裂伸长率 MD ≥200 TD ≥100 热性能热收缩 MD ≤2.0 TD ≤1.0 光学性能紫外阻隔率初始 ≥95 PCT96 ≥90 UV120 ≥90 TC50 ≥90 UVDH30 ≥85 可见光透过率初始 ≥92 PCT96 ≥88 UV120 ≥90 TC50 ≥85 UVDH30 ≥85 耐候性 PCT96 横向断裂伸长率 ≥10，黄变值 ≤2 UV120 TC50 UVDH30 自主设计透明 PVDF膜性能指标透明氟膜研究回天透明背板介绍 KPC产品产品组成 PVDFADPETCoating 产品厚度 30 um8 um250 um5 um 特点耐老化性能优异，性价比平衡，高透光 KPK产品产品组成 PVDFADPETADPVDF 产品厚度 30 um8 um250 um8 um 30 um 特点耐老化性能优异，高透光、高阻水，适用广泛（ EVA、 POE、 PVB均可） CPC产品产品组成 CoatingPETCoating 产品厚度 10 um250 um5 um 特点性价比高，性能满足 25年使用需求，高透光  自主 PVDF  自主胶粘剂  高耐候 PET  高耐候涂层  易粘接涂层  回天 KPC透明背板物性表测试项目单位标准数据标准厚度 um GB/T 6672 310 拉伸强度 MPa（ MD） ASTM D882 ≥110 MPa（ TD） ≥100 断裂伸长率（ MD） ≥100 （ TD） ≥88 层间剥离强度 N/cm GB/T 8808 ≥4.5 透光率 ASTM E424-71 ≥90 涂层附着力（百格刀） / GB/T 9286-1998 0级 EVA剥离强度 N/cm GB/T 2790 ≥40 水蒸气透过率 g/m2·d ASTM F1249 ≤1.8 热收缩率（ MD） ASTM D1204 ≤0.8 （ TD） ≤0.5 击穿电压 KV ASTM D149 ≥20 局部放电 VDC IEC 60664-1 ≥1000 耐湿热老化 IEC 61215 3000 h 无起泡脱层回天透明 KPC背板符合传统背板的基础性能指标，且可见光透过率可达 90以上回天透明背板介绍测试项目外观黄变层间剥离力 / 涂层附着力层压剥离力透光率（ 400-1100nm） DH2000 无粉化、无开裂 Δb≤1.5 MD≥3.5 N/cm TD≥3.5 N/cm ≥70 N/cm ≥90 UV 200 kW·h/m2 Air side 无粉化、无开裂 Δb≤2.0 0级 ≥70 N/cm ≥90 EVA side Δb≤2.0 1级 ≥50 N/cm UVDH 60 kW·h/m2 Air side 无粉化、无开裂 Δb≤2.0 0级 ≥70 N/cm ≥88 EVA side Δb≤2.0 1级 ≥50 N/cm UVDH 90 kW·h/m2 Air side 无粉化、无开裂 Δb≤3.0 0级 ≥70 N/cm ≥85 EVA side Δb≤3.0 2级  回天 KPC透明背板老化数据  经过湿热老化，紫外老化，紫外加湿老化后，透明背板的可见光透过率还能保持 85以上，且黄变满足要求回天透明背板介绍总结  透明氟膜在透明背板中的应用，具有和传统白色氟膜一样的可靠性，部分性能甚至优于白色氟膜  透明氟膜的改善重点在老化后黄变、紫外阻隔衰减、可见光透过降低、 TD向断裂伸长率衰减严重等问题  回天透明背板采用自主透明 PVDF膜及自主胶粘剂，可依据客户需求实现产品定制化设计  透明背板为双面发电组件提供新的选择和应用前景欢迎交流感谢聆听