復合型光伏背板產(chǎn)品的產(chǎn)品構造及技術分析

1、復合型光伏背板產(chǎn)品的產(chǎn)品構造及技術分析背板產(chǎn)品是一種結構定型，但材料要求非?？量?、生產(chǎn)過程控制要求嚴格的產(chǎn)品，下面就從幾個方面對背板產(chǎn)品做一概論。一、背板產(chǎn)品的構造：除特殊要求外，背板產(chǎn)品的構成均為三層結構，由不同的膜材料構成，在產(chǎn)品中起 到不同的作用。其中，中間層為 PET材料，在背板中做為支撐材料，起到絕緣作用以保 護晶硅電池片，其材料的特殊要求，就是比普通PET要有更好的耐侯性及低熱縮率，目前僅有少數(shù)公司可以生產(chǎn)。在外層為含氟薄膜，主要由國外四家公司生產(chǎn)，其主要作用就是保護中層PET材料, 以達到抗老化作用，確保其使用年限（僅PET材料只能使用5-8年，達不到光伏組件25 年的使用要求）

2、，在所有高分子材料中是眾所周知的耐侯性最佳產(chǎn)品。其缺點就是價格高 昂，同時不易粘接，全球許多大型材料公司做了多年的材料研究，尋找可替代產(chǎn)品，但 目前尚未找到理想的替代品。除了 KPK,TPT這種類型背板外，為了適應用戶不斷降低成本的要求，還要確保一定 的使用年限，因此，國外率先開發(fā)了 TPE,KPE結構的背板，將背板中用與EVA粘合的一 面改成EVA膜或PE膜，以降低材料成本，因其粘合在組件里面，不接觸空氣，僅有正 面電池間隙漏過的部分光線對其有老化作用，故此雖然在一定程度上降低了使用年限， 但在非特別關鍵的組件上客戶還是愿意使用的。EVA膠膜層壓形成組件三層材料組成的復合膜，其生產(chǎn)過程就是選

3、用合適的粘合劑體系，經(jīng)過專用的涂布復合設備來制成，其重點就在于以下兩項：1、生產(chǎn)設備及工藝參數(shù)：背板制造過程中，需要將配制好的粘合劑均勻涂布在 PET上,經(jīng)過干燥過程除去 稀釋溶劑，在復合后，對粘合劑在一定條件下熟化即可形成背板。其中控制難點主要是以下兩項：心涂布方式：要求厚度均勻，以保證粘接效果目前我公司采用的定量擠壓式涂布方式，是目前涂布行業(yè)最先進的方式，因其 涂布物料采用定量并由PLC進行自控，不受環(huán)境溫度影響，涂布精度高，故而在 高精度涂布的產(chǎn)品中得以應用，遠比常規(guī)的凹版涂布方式和逗號刮刀方式精確。(2)干燥過程控制是涂布生產(chǎn)的關鍵，否則溶劑殘留過多，會引起背板雙85老化 測試中起泡，

4、分層，從而影響使用壽命，其重點是由涂布生產(chǎn)中各項工藝參數(shù)綜 合平衡來控制的。目前我公司產(chǎn)品亦已經(jīng)過多家公司的雙85測試，未發(fā)現(xiàn)有起泡現(xiàn)象，無殘留溶劑，說明我們工藝過程控制參數(shù)是完全合格的。、粘接體系：影響質(zhì)量的另一項重點就是粘接體系。由粘合劑體系作用于兩層膜的界面之前粘接在一起而形成，其效果同樣由兩大類因素影響。粘接物料體系: 粘接物料體系由粘合劑，稀釋溶劑及部份填加的助劑形成。其主體是粘合劑的作用。 目前國內(nèi)外背板企業(yè)選用的粘合劑體系基本上均為雙組份聚氨酯體系，因 其既要有優(yōu)異的抗 UV ，耐水解等抗老化要求，又要對難粘接的含氟膜有良好 的粘接性，故目前全球也僅有幾家專業(yè)的粘合劑公司可以生產(chǎn)

5、，目前我公司選 用的是與世界主流背板生產(chǎn)廠家同一款粘合劑，在背板行業(yè)有多年的成熟使用 經(jīng)驗。粘接體系中影響剝離強度的另一因素， 就是稀釋溶劑，常規(guī)選用的為 :乙酸 乙酯，酮類等，但對其純度要求極高，因為其中所含的水份，醇類等羥基(-OH ) 雜質(zhì)會與粘合劑中固化劑所含有的異氰酸根( -NCO )發(fā)生直接反應，導致粘 合劑性能下降，嚴重的甚至失效，故而雖然溶劑是常規(guī)溶劑，但其中對羥基類 雜質(zhì)含量要求必須控制嚴格，這也是同粘合劑生產(chǎn)公司一樣，是使用溶劑行業(yè) 中的最高標準要求。另一需要注意的是生產(chǎn)過程中的配料過程，操作人員對粘合劑與固化劑配 比是否嚴格按配方要求的比例進行稱量，固化劑是否按要求緩慢倒

6、入并攪拌均 勻，也直接影響物料質(zhì)量，否則比例不準也會造成粘接力的下降。、膜材料的表面性能：粘接的原理是粘合劑作用于兩層膜材料的表面，因此除了粘合劑體系要穩(wěn) 定外，膜材料性能也直接影響粘接效果。首先是膜表面處理的因素，目前主流均為電暈處理，甚至需要特定的等離 子處理方式，通過高頻電火花對膜表面沖擊，一方面形成微小凹坑增加粘接的 表面積，另一方面將薄膜表面分子的化學鍵打斷，形成與粘合劑中活性鏈的交 聯(lián)反應，但電暈處理不能過度，否則造成膜表面損壞，同樣也會造成粘接性能 的下降。故此膜復合前的表面處理極為關鍵， 要求其處理設備 （電暈或等離子）運行穩(wěn)定，放電均勻一致，并達到相應的瓦特密度性，甚至合適的

7、處理深度。 我公司對此做了許多試驗工作，從電暈電極的材質(zhì)，電暈輥的材質(zhì)，放電均勻 程度，運行的可靠性等進行對比，并做出相應的設備選型。其次是膜本身的因素，因此行業(yè)要求高耐侯性，故此在膜材料中都添加了 相應的助劑，以提高其性能，下面就三種膜進行逐一分類比較。PET 膜分為半透與白色兩類，相對來講，半透膜要易粘接，而白色膜中 添加了各種助劑會影響一定粘接性能， 在去年上半年時常州裕興的白色 PET 就 因為添加助劑不當，引起 PET分層，并且助劑由PET表面析出引起大批涂布 不潤濕斑點，不僅我公司對其PET產(chǎn)品全部退貨，同時其它復合類背板公司也 發(fā)現(xiàn)此問題退貨，目前其公司的白色 PET僅在涂布類型

8、背板廠家中使用。PVDF薄膜，是難以粘接的物質(zhì)，尤其是 PVDF膜含有雙CF鍵，比杜 邦的PVF膜單CF鍵更難以粘接，同進粘接效果還受膜中助劑成分，成型工藝 等因素影響。經(jīng)過多方測試，其難粘程度順序為：SKC的PVDF膜阿科瑪PVDF膜杜邦PVF膜，EVA膜或PE膜是TPE,KPE類背板中的薄弱環(huán)節(jié)，因其本身耐侯性并 不理想，但出于對背板產(chǎn)品的成本考慮，將與層壓 EVA面的膜材料換成PE或 EVA膜，以犧牲部分抗老化性能換取成本的降低，這是目前絕大部分中型組件 公司的首選，其中PE和EVA產(chǎn)品各有特點。EVA膜因與組件層壓用的EVA是同類材料，故粘合性優(yōu)異，但其耐老化性較 差，目前韓國SFC與

9、臺灣臺虹用的較多，PE膜耐侯性比EVA耐候性稍好，其 耐侯性提高同樣需改性處理，目前主要是東洋鋁業(yè)，美國麥迪可，國內(nèi)的冠日， 樂凱和我公司都在使用。對于PE和EVA膜，因其所需要的指標有些是互相矛盾的，制造較難，目前尚 無任何公司的產(chǎn)品能滿足所有的測試項目，各家均在不斷的改進過程中。PE膜產(chǎn)品結構同樣為三層結構。目前尚可使用的產(chǎn)品結構如下：LLDPE航老化助劑HDPE或MDPE+抗老化助齊I純 LLDPE件EVA膜粘接，添加助劑的目的是提高其抗 UV與抗氧化性能以達到幾項老化測試標準。中間層選用 HDPE或MDPE，并添加抗老化助劑，做為PE膜提高阻隔及耐熱性的支撐體。 下面一層應選用純LLD

10、PE，不填加任何助劑用于與背板生產(chǎn)中與 PET粘接， 以減慢助劑小分子向表面遷移，延緩對粘合性能造成衰減。在PE膜的生產(chǎn)過程中，選用的哪種牌號的PE樹脂，選用哪種助劑均直接 影響其材料性能，既要考慮抗老化劑又要考慮助劑遷移，又要平衡生產(chǎn)中助劑 形成品核大小，少加或不加分散劑，脫膜劑，流平劑等，對PE膜生產(chǎn)廠家是一項非常高的要求。綜上所述，根據(jù)各種膜材特點，各型號背板從指標控制上生產(chǎn)的難易程度 順序如下：KPE （SKC） KPE（阿科瑪） KPK （SKC） KPK （阿科瑪）三、現(xiàn)階段我公司存在的問題及原因。1、在年初時，生產(chǎn)的背板產(chǎn)品出現(xiàn)批量層間剝離強度性能下降問題，因信息反饋慢造成 了一

11、部分不合格品，后經(jīng)多方分析原因，將問題集中到溶劑上，并對此送到廣州去做了幾次樣品分析，確認是乙酸乙酯中混入了少量的異丙醇（含0H基團，會與粘合劑體系中的異氰酸根發(fā)生反應，造成粘合劑部分失效）原因是乙酸乙酯公司運輸車在換產(chǎn)品品種運輸時未按要求清洗干凈，為了加強原料控制，我公司緊急采購專用于醇 類測試的毛細柱式氣相色譜儀，以杜絕以后發(fā)生此類問題的可能性， （附件為本次溶 劑中異丙醇含量測試報告） 。2、在春節(jié)后生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)了 PE 膜層間剝離衰減快的異?，F(xiàn)象，通過對整個過程中的各 項參數(shù)分析對比，并咨詢多位有關薄膜方面的專家教授進行確認，判定為常州神力公 司的 PE 膜今年春節(jié)后的產(chǎn)品異常，起因為

12、抗老助劑添加不當，其部分助劑小分子遷 移到膜表面，引起粘接強度衰減過快，對此已將該公司全部PE 膜產(chǎn)品全部退回，并對另一家 PE 供應商產(chǎn)品進行復檢確認，近期經(jīng)過 1 個半月的時間對現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品 進行連續(xù)監(jiān)測，從目前反饋數(shù)據(jù)來看，五一之后生產(chǎn)的產(chǎn)品PE 面尚無層間剝離強度衰減問題。3 、部分 PVDF 脫涂分層： 在生產(chǎn)中有四個地方會有部分粘合劑涂不到的情況，需要嚴加控制，如果控制不嚴格 易在后期整理分切時漏檢，產(chǎn)生局部 PVDF 面分層現(xiàn)象A 、每卷膜材接頭區(qū)域，因需要退嘴過接頭，會有 1-2 米的無粘合劑區(qū)域，此區(qū)域產(chǎn) 品在生產(chǎn)過程中規(guī)定收卷崗位要全部打掉。B、在接片崗位換卷操作時（一放

13、卷），如操作人員技能不熟悉，接片的直線性不好， 在接頭過主拖動輥時會引起兩側(cè)張力不均勻，形成跳動，或者接片后 PET 卷材未 按要求收緊，切換時產(chǎn)生張力沖擊，會引起涂布嘴瞬間脫涂，發(fā)生此種問題時需 涂布崗位及時做好標記，否則進入下道分切工序時，操作人員不易看出，會發(fā)生 漏檢現(xiàn)象，產(chǎn)品發(fā)到客戶使用時就會引起投訴，例如：上個月常州中宏公司使用 我公司產(chǎn)品時就發(fā)現(xiàn)有兩塊層壓好的組件產(chǎn)品出現(xiàn)此現(xiàn)象（注，兩塊層壓板各有 10-20cm 尾部無粘合劑，分析應為一處脫涂，正好裁切成兩塊，否則會體現(xiàn)在層 壓產(chǎn)品的中間位置）c、在涂布過程中，涂布嘴邊緣的粘合劑會順著嘴下沿有微量流動，時間長了隨溶劑 揮發(fā)，會產(chǎn)生

14、凝結，故在生產(chǎn)過程中，每涂兩軸（約 2 小時）需擦一下涂布嘴， 此時要求操作迅速，文件規(guī)定整個過程在半分鐘內(nèi)必須完成，如果停車時間長了， 在干燥箱中的產(chǎn)品會因烘干過度，而引起粘合劑過分干燥，同樣會影響部分粘接 力下降。D、由于PET膜表面助劑影響，引起張力改變造成潤濕性不良，會有時形成部分區(qū)域 粘合劑涂布不上，表象就是水點狀或長條狀的無粘合劑區(qū)域（通常稱為不潤濕點 或不潤濕條），在 PVDF 復合后不易看出，分切漏檢后也會讓用戶認為是分層。4、表觀不良問題：表觀不良，主要反應在PE的表觀問題較多（同時也有部分阿科瑪膜的質(zhì)量問題）， 膜表面有晶點，臟污，灰塵，折皺，厚度不均，纖維等，原因有兩個方

15、面，一是膜材 本身在問題，另一方面就是生產(chǎn)現(xiàn)場的衛(wèi)生保持問題，在更換 PE 膜生產(chǎn)廠家后已有 明顯改善。5、SKC公司的PVDF薄膜粘接后強度衰減快今年對去年留存的 SKc 膜生產(chǎn)的產(chǎn)品進行性能復檢時，發(fā)現(xiàn) PVDF 面的剝離強 度有明顯的衰減現(xiàn)象，為此開始對庫存產(chǎn)品做全面的復檢工作，從目前檢測的情況比 較，阿科瑪公司的 PVDF 膜僅有極少部分有些衰減，而 SKC 公司的膜卻有近 80% 的 數(shù)量有衰減狀況。目前通過與有關膜材料、粘合劑等相關專家探討，基本認為是其在 PVDF 成型過 程中，為了達到成膜效果，添加了部分 PMMA 類樹脂，同時為了使 PMMA 產(chǎn)品具 有抗老化性能，必須添加適量的助劑，其助劑分子在薄膜中相容性不良，引起小分子 遷移到薄膜表面，造成粘結力下降，這種現(xiàn)象是需要一定時間來表現(xiàn)出來，故此去年年底生產(chǎn)的此類產(chǎn)品在今年進行性能復檢檢測時，才發(fā)現(xiàn)有較多的衰減現(xiàn)象，且每批材料的性能表現(xiàn)的有不一致的現(xiàn)象。 對此問題我方已經(jīng)向SKC公司提出，但涉及到其 產(chǎn)品配方及工藝調(diào)整， 并后續(xù)測試等， 需要較長時間才能解決， 在目前其產(chǎn)品狀況下， 我們使用者只能從其它方面想辦法去做部分彌補，但并不能解決根本問題。綜上所述，目前我公司產(chǎn)品質(zhì)量問題最主要是各環(huán)節(jié)的管理問題，一方面原料進廠檢驗的過程控制尚需不斷完善，檢測手段和設備儀器不完備，還不能保證所有進入生