從lcoe角度看對背板的新

1、從LCOE角度，看對背板的新標(biāo)準(zhǔn) 蘇州賽伍應(yīng)用技術(shù)有限公司 CTO 陳洪野Its Cybrid ! value created by innovation2日付會議名年（背板、POE封裝膠膜導(dǎo)電膠帶、絕緣條、 鋁邊框密封發(fā)泡膠帶）光伏材料事業(yè)電子電氣材料事業(yè)分子設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)樹脂合成、膠黏劑配方工程塑料工藝、設(shè)備評價(jià)技術(shù)（技術(shù)平臺）移動通信設(shè)備材料事業(yè)XWhy Cybrid can ?賽伍、 研發(fā)驅(qū)動型的先進(jìn)高分子材料綜合廠商ZY 南車聯(lián)想京東方三星小米天合阿特斯晶澳晶科協(xié)鑫尚德賽伍、世界上屈指可數(shù)的能獨(dú)立開發(fā)和量產(chǎn)實(shí)現(xiàn)背板的所有要素技術(shù)的專業(yè)廠商 Cybrid, value cre

2、ated by innovation 賽伍 依靠持續(xù)的創(chuàng)新能力，在背板領(lǐng)域 連續(xù)5年出貨量國產(chǎn)第一 2014年出貨量世界第一 中國前5位組件廠商中市場份額第一 世界最大PVDF背板廠家 背板國標(biāo)第一起草人 CQC發(fā)布排名第一中國（2014年）KPFKPETPETPTTPAKPEKPFKPEKPFKPFPETKPE涂料TPETPT、TPE占多數(shù)其它為KPE、PETKPETPE 從LCOE角度看，對背板的新要求 （首年發(fā)電量x25年 25年發(fā)電衰減損失量） （一次性采購成本+ 背板導(dǎo)致的組件制造費(fèi)用浪費(fèi)） + 導(dǎo)致多發(fā)電的正面因子 【多發(fā)電】 - 內(nèi)層反射率 反射率每提高8%，即時(shí)功率提高1W -

3、 散熱性 電池片溫度下降1，功率提高0.5% + 導(dǎo)致?lián)p失的負(fù)面因子 【延遲發(fā)電功率的衰減】 - 水汽阻隔率 - 內(nèi)層熱變形 電池片隱裂 【減少使用途中的組件報(bào)廢】 - 阻燃性 自燃導(dǎo)致組件報(bào)廢 - 絕緣可靠性 擊穿導(dǎo)致組件報(bào)廢、尖端放電導(dǎo)致傷人而賠償 - 組件重工時(shí)的時(shí)間和材料損失 【一次性采購成本】 - 價(jià)格 背板功效 = 綜合性能TPTKPKTPEKPEAAAPP +primer（強(qiáng)化PET）CPC氟涂料KPEKPF PVF PVDF 賽伍 透明E膜（120聚乙烯） 白色E膜（TiO2混合）改良TPE2010年KAPK PVDF+鋁箔+PET+PVDF 改良KPEAPAP+塑料合金賽伍-

4、DNP同時(shí) 耐熱E膜 （168熔點(diǎn)）日本Isovolta E改良：增加內(nèi)層的紫外 阻隔能力，變?yōu)榘咨岣邇?nèi)層本身的耐紫外提高內(nèi)層熱穩(wěn)定性提高背板散熱性提高阻水性降低成本 E登場：認(rèn)為內(nèi)層耐候性可以弱化， 用聚乙烯只解決背板與EVA粘接， 靠聚乙烯來補(bǔ)償耐局部放電2013年2011年熱固性內(nèi)層熱固性氟皮膜內(nèi)層TPT鋁薄+PET不計(jì)成本不計(jì)壽命1970年2003年德國地面電站大量民用化用氟碳涂料代替氟膜不計(jì)壽命不計(jì)成本 少量特殊用途日本家庭屋頂10年補(bǔ)助計(jì)劃氟膜供不應(yīng)求高效電池品牌組件廠商走上差異化策略之路高品質(zhì)、低成本 國有登場世界首次民用化開始：1.重視長期可靠性（產(chǎn)品設(shè)計(jì)壽命）2. 重視對水

5、的阻隔3為降低成本，用PET背板方案解決 水的阻隔用氟碳涂料代替氟膜E登場：認(rèn)為內(nèi)層耐候性可以弱化，用聚乙烯的E膜代替了氟膜，解決了與EVA粘接，但犧牲了耐紫外、耐熱性和熱穩(wěn)定性 E改良：增加內(nèi)層的紫外 阻隔能力，變?yōu)榘咨獷再次改良：提高內(nèi)層的耐熱性提高內(nèi)層本身的耐紫外提高內(nèi)層熱穩(wěn)定性提高背板散熱性提高阻水性降低成本賽伍世界的代表性背板的演變史日本歐洲美國日本美國PPE歐洲歐洲環(huán)氧樹脂膠傳播到歐洲，為了降本省略掉了鋁箔，但犧牲了水的阻隔性高阻水性3層結(jié)構(gòu)PVDF誕生，提高了水的阻隔性K=3結(jié)構(gòu)PVDF膜和單層結(jié)構(gòu)PVDF膜共存結(jié)論：沒有一種背板有超過25年大概率不失效的實(shí)績，背板根據(jù)電池功率的

6、提高、電池片的變薄和壽命的延長不斷在進(jìn)化，技術(shù)創(chuàng)新是這種進(jìn)化的支撐。美國歐洲中國日本90%PET背板10%ETFE、PVDF、 PVF背板95%PET背板5%APA背板50%玻璃背板20%涂料背板15%THV氟膜背板、15% PVF背板、 PVDF背板37%PVDF背板33%PVF背板15%涂料背板15%PET背板各組件產(chǎn)地背板使用情況不同類型背板關(guān)鍵性能比較表TPTKPKTPE/KPEKPFCPC實(shí)測反射率74%83%77%82%84%判定效果熱阻（*K/W）9.028.4511.677.487.4判定效果水透值（g/m2.day）紅外法 38 90%RH2.41.81.71.82.5判定效

7、果內(nèi)層軟化點(diǎn)/熔點(diǎn)200/200140/1707090/90120無（熱固性材質(zhì)）無（熱固性材質(zhì)）判定效果阻燃等級HBVTM-0HBVTM-2HB判定效果局部放電（去除E膜值） 1000V 1000V1000V 1000V 1000V判定效果外層抗沙330升280升330升80升三峽標(biāo)準(zhǔn)（150升）價(jià)格內(nèi)層反射率散熱性水汽阻隔性內(nèi)層熱變形阻燃性絕緣可靠性抗落沙項(xiàng)目280升合格合格合格合格不合格KPK、KPF的K為30的阿科瑪3層結(jié)構(gòu)PVDF；TPT的T為38的PVF； KPE的K為25的阿科瑪3層結(jié)構(gòu)PVDF【過去時(shí)的認(rèn)知】 背板=保證25年的絕緣和阻水的保護(hù)物【當(dāng)今的認(rèn)知】 背板=保障電池2

8、5年中保持高光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)步【代表性解決方案】 TPT/KPK結(jié)構(gòu)背板 構(gòu)成：氟膜/膠/PET膜/膠黏劑/同樣厚度的氟膜【代表性解決方案】 KPF 構(gòu)成：氟膜/膠/強(qiáng)化PET膜/薄型氟膜 （繼承） （改進(jìn)） （創(chuàng)新）對背板好壞的判定標(biāo)準(zhǔn)隨認(rèn)知度的提高而進(jìn)化了Concerns on back sheet have chanded 【最關(guān)注問題】 外層25年的耐候保護(hù)的可靠性【最關(guān)注問題】 水汽透過率如何降低（短路、PID、沿海）？ 如何降低造成電池片隱裂？ 如何增大散熱提高電池片功率和壽命？ 如何降低成本實(shí)現(xiàn)光伏普及？ 25年耐侯則變?yōu)槠鸫a的基本要求外層耐候性內(nèi)層反光性內(nèi)層阻隔紫整體耐局放可靠性

9、整體水汽阻隔性外層耐紫外外層耐候性內(nèi)層反光性內(nèi)層阻隔紫外整體耐局放可靠性成本外層耐紫外整體水汽阻隔性整體散熱性內(nèi)層熱穩(wěn)定性背板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（例）外層膠粘劑中間層膠粘劑外層EVA電池片EVA玻璃背板 空氣面 氟本身是透明的，不能阻隔UV 阻隔UV靠白色的TiO2顆粒，氟樹脂在此起到的是Hold住TiO2顆粒的載體- TiO2阻隔UV的功效很高，疊層厚度只要0.4um以上就能完全阻隔UV 因此，考慮阻隔UV的話，根本不需要現(xiàn)在這么厚的氟膜。 Truth 1-1 外層：紫外線的阻隔不是靠氟膜，而是靠混入的TiO2顆粒 UV blocking by TiO2;TiO has high effici

10、ent UV cutting substance 耐局部放電UV 需要純清的是，混入了無機(jī)顆粒的TiO2后氟膜的阻水能力很差（氟涂料更差），加厚是提高水汽 阻隔率的最省心的技術(shù)手段辦法。 氟薄膜的制膜工藝很難，因此薄膜做不薄。 因此把膜做厚是出于無奈。這兩點(diǎn)“短腿”這白白地浪費(fèi)了氟樹脂資源、增加環(huán)境負(fù)擔(dān)、浪費(fèi)客戶錢財(cái)。 法國Arkema公司的三層結(jié)構(gòu)PVDF氟膜就是為了解決混入了TiO2后氟膜的阻水性下降而做了三層結(jié)構(gòu) （表面兩層是透明的純PVDF樹脂，中間層才是混入TiO2后的白色氟膜）。因此它是當(dāng)今單位厚度中 水汽透過率最低的氟膜。Truth 1-2 外層: 氟膜做厚的目的不是為了阻隔UV

11、，主要是為了提高阻水能力和制膜工藝的局限 Fluorine polymer film has a bad water barrier performance 水單層25m PVF氟膜（g/m2*day)25m三層結(jié)構(gòu)PVDF氟膜（g/m2*day)250m PET膜（g/m2*day)紅外法（ASTM F1249) 條件38 90%RH80 402.4水 賽伍對各種氟膜進(jìn)行了落砂實(shí)驗(yàn)，同樣厚度的不同材質(zhì)的氟膜略有差異，但差距很?。?18um 170升 20um 185升 25um 200升 30um 250升- 國內(nèi)針對模擬最強(qiáng)沙漠地帶的風(fēng)沙強(qiáng)度，對背板外層暫定要求能耐150升落沙實(shí)驗(yàn)Trut

12、h 1-3: 外層，18um的氟膜就能抗得住最強(qiáng)風(fēng)沙；內(nèi)層，無風(fēng)沙 18um thickness is enough to durate sand storm. Inner layer faces no sand耐局部放電風(fēng)沙耐局部放電膠黏劑層的可靠性很重要高低溫下的剝離力變化（膠黏劑設(shè)計(jì)）膠粘劑密度（制造過程）溶劑殘留量（制造過程）復(fù)合時(shí)的張力控制范圍（制造過程）Truth 2: 膠粘劑 PET是背板承擔(dān)絕緣和阻水的核心主力 氟膜對水阻隔能力并不強(qiáng)Truth 3：中間層 PET的質(zhì)量十分重要 PET film quality has been ignored耐局部放電PET水解后小分子析出，

13、厚度減薄，導(dǎo)致絕緣性能下降和膠黏劑粘性失效PET水解后發(fā)生龜裂，導(dǎo)致絕緣性能下降和水汽透過量增加 40V+ 950V+40V = 1080V 1000V 氟膜 250uPET 氟膜 PET是賽伍自己設(shè)計(jì)的特殊規(guī)格，與 傳統(tǒng)氟背板使用的PET相比，提升了單位體積 的絕緣、耐水和阻水的效能 PET film of KPf has been improved E膜的熔點(diǎn)偏低：主體材質(zhì)是聚乙烯，聚乙烯是低熔點(diǎn)（120），內(nèi)含非交聯(lián)EVA的熔點(diǎn)更低（90）。 E膜是熱塑性的物質(zhì)，受熱后會變形收縮 E膜是隔熱材料 復(fù)合用的膠黏劑層也是隔熱材料 市面上的E膜最高無法抵御130KWhr紫外照射、最低的只有90

14、KWhr。 而25年累計(jì)到達(dá)內(nèi)側(cè)的UV累計(jì)量是： 上海60KWhr 川黔90KWhr 青藏200KWhrTruth 4 內(nèi)層: E膜的問題多多（耐熱、散熱、耐紫外） E film is dangerous 耐局部放電 40V+ 950V+40V = 1080V 1000V 氟膜 250uPET E膜 E膜E膜的熱收縮力造成對電池片施加應(yīng)力，這是電池片長期運(yùn)行后出現(xiàn)隱裂的主要原因之一。發(fā)生熱斑效應(yīng)時(shí)，溫度可達(dá)到150180，E膜融化而減少厚度，造成耐局放低于1000V和“鼓包”現(xiàn)象，乃至自燃 熱E膜、膠層隔熱對E面做150 x30min的熱板壓合實(shí)驗(yàn)和烘烤實(shí)驗(yàn)就能發(fā)現(xiàn)耐熱不好的問題膠層紫外老化后

15、要么粉化、要么開裂，耐擊穿電壓下降，同時(shí)由于失去了厚度，因而耐局部放電也下降 UV 因此，基于E膜的不足，賽伍開發(fā)了KPf結(jié)構(gòu)的背板 不需要用膠黏劑粘接、直接在PET上成膜的氟膜+ 即使不用膠黏劑，F(xiàn)與PET可靠密著+ 與EVA粘結(jié)性： 大于80N/cm+ 耐紫外性： 260KWhr照射后，黃變指數(shù)b 3 + 紫外阻隔性： 僅需2u厚，UV阻隔280nm380nm 阻隔率99.45%（積分球法） 高散熱性：比TPT/TPE提高35% 組件長期轉(zhuǎn)換率阻燃性 ：FSI 34 安全性 高耐熱性：RTI 120 耐熱老化性 易返工性：EVA不留殘膜 組件制造成本 內(nèi)層耐紫外性：與T和K膜相同 內(nèi)層的紫

16、外阻隔和背板耐局放 氟皮膜 （Fluro-skin ）內(nèi)層： 直接制膜法。將混入TiO2的氟樹脂用涂布方式直接涂在PET表面， 并形成一張薄膜的技術(shù)。而且不需要膠黏劑該薄膜就能緊緊地附著在PET上。直接膜制膜法（one step filming technology）把直接制膜技術(shù)用在背板上一直是多家 國際資深高分子材料廠商追求的目標(biāo)，賽伍率先產(chǎn)業(yè)化，并已申請發(fā)明專利 、KPF結(jié)構(gòu) 專利和產(chǎn)品商標(biāo)。 Fluro-skin, a high tech fluorine polymer thin film with high efficientUV blocking effection by TiO

17、2 composition 獲得TUV、JET、CSA、UL認(rèn)證 因此， KPf的f在保留了氟的耐紫外的優(yōu)點(diǎn)之后，還把 耐熱提升到220，克服了E膜那樣的熱穩(wěn)定性 不好的問題。 f氟皮膜在保留與厚膜同等的阻隔UV的能力的同 時(shí)減薄了氟膜厚度，而且是直接在PET表面成膜的， 因而取消了膠黏劑層。這造就了KPf的散熱性比傳 統(tǒng)的氟背板提高了30%多，目前是所有氟背板中散 熱性最好的。 Fluro-skin fluorine polymer thin film brings other values - 所有背板都還沒有得到25年大概率不失效的驗(yàn)證。- 以測試結(jié)果、材料微觀結(jié)構(gòu)和其他用途的歷史實(shí)績來

18、看，- 各種氟膜無重要差異，在經(jīng)驗(yàn)豐富和理性高度較高的發(fā)達(dá)國家和華東地區(qū)幾 乎被淘汰了的某特定氟膜，一時(shí)得到了經(jīng)驗(yàn)不足的年輕的中國國有的電站投 資者的青睞，但隨著他們的認(rèn)知度的提高，最近已經(jīng)出現(xiàn)的放棄特定而走向 開放的局面。- 單面氟膜背板和氟涂料背板是氟膜供不應(yīng)求時(shí)代的產(chǎn)物，后來被用來針對雙 面氟膜背板的降本措施，隨著氟膜復(fù)合背板的降本，成為一個(gè)過渡性解決方 案歸納、讀邏輯演繹ConclusionKPf是背板進(jìn)化的必然result of evolution - 單面氟膜的內(nèi)層E膜的弱點(diǎn)已被認(rèn)知和驗(yàn)證，再怎么“修補(bǔ)”、由于 是材質(zhì)決定了的，有限度。- 由于中國國有電站投資者的登場，幾近銷聲匿跡

19、的雙面氟膜背板出現(xiàn) 回潮，而獨(dú)立組件廠商并不認(rèn)同這種選擇，雙方處在博弈之中。- 在高可靠性和成本壓力的夾板中，組件行業(yè)一直期待有成本更低的背 板的出現(xiàn)，賽伍在與多家國際高分子企業(yè)的開發(fā)競賽中率先實(shí)現(xiàn)了高 技術(shù)低成本的KPf雙面氟膜背板，回答了他們 的期待，開啟了電站投資商、組件商和背板廠商三盈的新時(shí)代。- 作為芯材PET扮演背板的核心作用（絕緣+阻水）沒有變化，其質(zhì)量 最近才被組件廠重視，電站投資商還不懂。- 膠黏劑層的批量生產(chǎn)中的可靠性被忽視，其高溫下剝離力的設(shè)計(jì)、溶 劑殘留量管控、交聯(lián)密度管控等穩(wěn)定性重要因子被 忽視，原因是組件廠商和加工商背景的背板廠商缺乏化學(xué)專業(yè)知識和 技術(shù)手段。- 隨

20、著對組件的認(rèn)知的深入和技術(shù)進(jìn)步，不久的將來還會有更好的背板 誕生 KPF是當(dāng)今對LCOE貢獻(xiàn)最大的背板- 好的背板的定義： 高性能+ 高可靠性+ 低成本 Definition of a good back sheet: High Properties + High Reliability + Low Cost- 站在當(dāng)今，完整的背板的指標(biāo)體系 + 完美的概念： 背板的本質(zhì)功能不是為了耐侯，是為了保護(hù)電池片！保護(hù)電池為你25年多發(fā)電。 背板的事情不是不光光是外面兩張皮該用啥厚度那么樸素和單純，耐候已經(jīng)是起碼的要求了。具備隔離和消除所有的針對電池片的所有負(fù)面能量的背板才是真正的好背板！ 成本下降更是好上加好。New ConceptNew StandardC