光伏材料的創(chuàng)新經(jīng)歷了十多年。今天，當(dāng)我們幫助材料提高組件效率時，絕大多數(shù)光伏工程師不知道十年前光伏工程師經(jīng)歷了什么！有些人可能會說背板是高透明的/白色的EVA不都是組件BOM標(biāo)準(zhǔn)配置嗎？組件良率99.9%不是標(biāo)準(zhǔn)工藝要求嗎？在2019年光伏聚合物國際大會前夕，讓我們聽聽無錫尚德副總工程師溫建軍先生十多年前為制造合格組件所做的各種努力。

  01當(dāng)年的EVA，多來自日本

  眾所周知，EVA熱熔膠膜是包裝晶體硅太陽能電池組件的重要材料之一。目前，國內(nèi)各種性能優(yōu)良、價格低廉的產(chǎn)品EVA該產(chǎn)品為制造高質(zhì)量、低價格的太陽能電池組件提供了強有力的保證。福斯特、海優(yōu)威、東方日升EVA膠膜領(lǐng)域占全球90%以上。但十多年前，情況并非如此。當(dāng)時，中國只有個別制造商EVA大多數(shù)產(chǎn)品和組件生產(chǎn)在日本、歐洲和其他國外EVA膠膜。

  你聽說過三井、勝邦、普利司通、Sanvic、3M？2008年前，全球范圍內(nèi)EVA前三名的膠膜市場份額分別是美國勝邦(STR)、直到2009年，杭州福斯特才躋身日本三井化利斯通才躋身前三名，占全球80%以上。EVA膠膜市場份額。

  美國勝邦STR截*2011年底，該公司擁有美國、西班牙和馬來西亞三家工廠EVA膠膜產(chǎn)能達(dá)到1.5億平方米。三井化工和普利司通都是日本的老巨頭，不僅提供EVA還生產(chǎn)粒子 EVA膠膜。

  為何進(jìn)口產(chǎn)品中尤以日本的居多？原因之一是由于EVA在產(chǎn)品運輸過程中要冷藏，有一定的保質(zhì)期。日本距離近，海運周期短，相當(dāng)于延長EVA膠膜的使用壽命和運輸成本也相對較低。因此，在鼎盛時期，美國盛邦已經(jīng)準(zhǔn)備在常熟建廠(就在中來對面，騰暉隔壁)。

  02當(dāng)年的EVA，都讓人頭疼

  然而，不僅是國內(nèi)的，甚*是進(jìn)口的EVA膠膜，也有很多讓人頭疼的問題，不同。

  l 問題很多:主要問題有:收縮率大、耐老化性不足、易變黃、厚度不均勻、平整度差、雜質(zhì)、清潔度提高、切割不準(zhǔn)確、交聯(lián)固化時間長、交聯(lián)度不均勻、方法復(fù)雜等。

  l 型號少:作為太陽能電池上下墊的保護(hù)EVA膠膜，無論是國產(chǎn)還是進(jìn)口，當(dāng)時每個廠家只有一種型號，品種單一，質(zhì)量參差不齊。雖然進(jìn)口總體上比國產(chǎn)好，但也有很多不足。

  l 性能差異：不同廠家產(chǎn)品的性能差異給組件生產(chǎn)帶來了很多麻煩。

  l 進(jìn)口產(chǎn)品價格高。

  這些問題的存在，讓EVA太陽能電池組件的快速發(fā)展很難滿足制造需求。

  03當(dāng)年的EVA，經(jīng)過十年的創(chuàng)新發(fā)展

  當(dāng)時確實困擾了組件生產(chǎn)線很久而在當(dāng)時的確困擾了組件生產(chǎn)線很久

  1） 改善EVA膠膜產(chǎn)品的收縮率與組件生產(chǎn)的精確層疊工藝方法

  EVA膠膜加熱后的收縮率相對較大，特別是在長度方向和寬度方向上，這給組件生產(chǎn)帶來了很大的問題。首先是電池串的水平位移、電池的垂直位移和匯流條的位移。電池串的位移使串間距不同，嚴(yán)重時串甚*重疊。電池位移導(dǎo)致電池之間的連接條凸起，在組件背面形成鼓包，嚴(yán)重時導(dǎo)致電池碎片和鼓包刺穿背板。我記得有些企業(yè)為了使鼓包不那么明顯，當(dāng)組件剛從層壓縮機還有余熱時，用一塊圓形壓板來回壓磨組件背面，或者用電熨斗壓磨鼓包，盡量使鼓包內(nèi)的連接條平整。難道你不知道這種壓磨很容易導(dǎo)致電池開裂嗎。匯流條的位移經(jīng)常導(dǎo)致間距不同甚*短路，一些企業(yè)只是把匯流條放在電池背面，所以雖然匯流條的位移問題得到了解決，然而，材料和勞動力成本的增加也增加了電池開裂的風(fēng)險和組件局部散熱不良的風(fēng)險。為了防止電池串、電池和匯流條的位移，工程師試圖在電池背面鋪設(shè)玻璃纖維，改善了位移，但增加了成本，有時由于玻璃纖維中的異物，也會影響生產(chǎn)線員工的健康。

  EVA膠膜加熱后收縮率高的另一個問題是需要增加EVA防止膠膜尺寸EVA縮到組件內(nèi)部，導(dǎo)致組件邊緣無EVA膠水的情況EVA膠膜和背板的尺寸應(yīng)大于玻璃周圍的幾厘米。EVA膠膜不僅浪費了材料，還污染了層壓機、傳送帶和部件本身。層壓機和傳送帶的污染會污染后續(xù)部件并產(chǎn)生壓痕。嚴(yán)重時，部件粘在層壓機上蓋或高溫布上，脫落并斷裂。每天有幾個大袋子切割部件，不僅浪費了昂貴的價格EVA膠膜和TPT背板也污染了環(huán)境。組件本身粘在一起EVA膠水需要大量的人工清洗，當(dāng)時除了手工焊接電池過程員工，整個組件生產(chǎn)線清洗組件員工*多，用酒精溶解，用藝術(shù)刀刮，用鋼絲球摩擦，用無紡布擦，難以清洗，消耗大量的人力物力，有時員工會被切割，往往因為殘留在組件上EVA膠水沒有清洗干凈，吸引了客戶的投訴。來回搬運和翻轉(zhuǎn)組件會導(dǎo)致電池開裂甚*破碎。幾乎所有這些都是EVA膠膜收縮率過大造成的災(zāi)難。

  大家知道，EVA膠膜生產(chǎn)有兩種不同的工藝：壓延法和流延法。一般來說，壓延法生產(chǎn)的收縮率小于流延法，初始壓延法生產(chǎn)基本EVA膠片。盡管如此，其收縮率仍然不穩(wěn)定，遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期值。后來，經(jīng)過與國內(nèi)外許多制造商的反復(fù)溝通、測試和努力，逐步實現(xiàn)了產(chǎn)品收縮率等指標(biāo)能夠滿足組件生產(chǎn)的技術(shù)要求，有更多的選擇，開始使用質(zhì)優(yōu)價廉的國產(chǎn)產(chǎn)品EVA膠膜逐漸取消了在電池背面鋪設(shè)的玻璃纖維。

  在此基礎(chǔ)上，尚德也得到了改善EVA實施膠膜和背板的切割尺寸和鋪設(shè)方法，有效避免層壓過程中部件的污染，使層壓部件不需要切割邊緣，不需要去除玻璃和背板上的殘留物EVA膠水降低了電池開裂的概率，降低了生產(chǎn)過程，節(jié)省了勞動力成本，提高了生產(chǎn)效率，同時節(jié)省了EVA膠膜、背板等相關(guān)耗材，延長了層壓機膠皮的使用壽命，提高了組件的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，取得了良好的效果和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。為此，尚德于2009年9月8日申請了《太陽能電池組件及其分層方法》的發(fā)明專利。

  2） 改善EVA膠膜黃變

  EVA膠膜黃變影響組件的轉(zhuǎn)換效率，嚴(yán)重影響組件的外觀和使用壽命EVA膠膜產(chǎn)品的另一個主要缺陷。事實上，它是在20世紀(jì)80年代在中國生產(chǎn)的EVA產(chǎn)品了，黃變問題困擾了相當(dāng)長的一段時間。當(dāng)時即使是國外的進(jìn)口EVA產(chǎn)品也有嚴(yán)重的黃變，有時在車間看到卷曲EVA膠膜呈淡黃色。有的在雙85或紫外線照射等老化試驗后呈黃色。EVA膠膜生產(chǎn)企業(yè)的努力，這種現(xiàn)象已經(jīng)逐漸解決了產(chǎn)品黃變的問題。

  3） 改進(jìn)批量生產(chǎn)EVA膠膜的厚度一致性、平整度、清潔度和穩(wěn)定性

  眾所周知，組件中的氣泡是組件生產(chǎn)過程中常見的缺陷，現(xiàn)在偶爾會出現(xiàn)，但過去更嚴(yán)重。除玻璃等原材料、部件生產(chǎn)工藝和設(shè)備問題外，部件產(chǎn)生氣泡的原因，EVA膠膜的厚度一致性、平整度、清潔度、異物等缺陷也是主要因素之一。在電池背面鋪一層玻璃纖維也是當(dāng)時解決氣泡問題的方法之一。因EVA膠膜這些不良而引起的氣泡問題已是鳳毛麟角了。

  4） 改善EVA膠膜交聯(lián)固化時間長，交聯(lián)度不均勻，方法復(fù)雜

  早期的EVA膠膜為慢固化型，交聯(lián)固化時間相對較長。國內(nèi)外廠家一般采用二次固化工藝生產(chǎn)，即在壓縮機中完成預(yù)壓，然后放入烘箱中EVA膠膜交聯(lián)固化。早期層壓機加熱板溫度均勻性差，烘箱溫度不均勻，組件內(nèi)EVA膠層的交聯(lián)固化影響很大，EVA不一致的膠層交聯(lián)會嚴(yán)重影響組件產(chǎn)品的質(zhì)量。提高組件生產(chǎn)效率，保證EVA膠層交聯(lián)均勻，提高生產(chǎn)效率和組件產(chǎn)品質(zhì)量。提高了生產(chǎn)效率和組件產(chǎn)品的質(zhì)量。

  測量組件內(nèi)EVA膠層交聯(lián)度是否均勻是組件產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。二甲苯提取法是組件層壓后EVA傳統(tǒng)的膠層交聯(lián)方法。該方法需要時間長，干擾因素多，反映生產(chǎn)線實際狀態(tài)慢，操作復(fù)雜，不利于操作人員的健康，易燃，需要嚴(yán)格的保護(hù)措施。目前，大多數(shù)制造商仍在使用這種方法EVA膠層的交聯(lián)度。實驗室使用DSC(差示掃描量熱法)替代二甲苯提取法，該技術(shù)應(yīng)用不多。這項技術(shù)沒有得到太多應(yīng)用。

  5） 晶體硅太陽能電池組件前后使用EVA材料的不同要求和標(biāo)準(zhǔn)

  自從用EVA熱熔膠膜自太陽能電池組件制造以來，長期以來，電池前后都使用相同的膠膜。這是為了防止EVA膠膜和背板在陽光特別是紫外線的作用下分解老化和黃變，因此需要在陽光下分解EVA在膠膜生產(chǎn)原料中加入抗紫外線劑，防止紫外線穿過EVA層照在背板上。盡管這在一定程度上保護(hù)了背板，但它阻止了大部分紫外線到達(dá)電池，使電池?zé)o法接收這部分能量，從而降低了組件的輸出功率。近年來，電池的方塊電阻越來越高，電池的短波響應(yīng)越來越好，不能通過紫外線EVA層對組件輸出功率的影響越來越大。因此，確保EVA在膠膜本身和背板不會因紫外線而老化變黃的前提下，電池正面可以通過紫外線和可見光的高滲透率EVA膠膜，電池背面是低紫外線透過甚*反射良好的白色EVA膠膜變得越來越必要。十多年前，尚德在國內(nèi)外生產(chǎn)EVA膠膜合作廠家提出此建議，然而，外國制造商反應(yīng)緩慢，拒絕長期改進(jìn)。以福斯特為代表的國內(nèi)制造商積極響應(yīng)。經(jīng)過不斷探索和反復(fù)試驗，2009年左右推出了高透過率F406型和低透過率的F806型EVA膠膜產(chǎn)品。近年來一切。EVA膠膜制造商，無論是國內(nèi)還是國外制造商，無一例外都提供兩種可靠的高透過率型和截止型EVA膠膜產(chǎn)品，同時，幾乎所有的組件生產(chǎn)行業(yè)都在電池前后使用高透過率型和截止型EVA膠膜。當(dāng)然，似乎很少有零部件制造商拒絕配合使用，這是可以理解的。

  對于電池背面的白色反光型EVA福斯特也積極配合膠膜，在2010年提供樣品，盡管背面仍有白色EVA在層壓過程中，溢出到電池邊緣，形成翻邊等缺陷，但畢竟對制作白色雙玻璃組件樣品有很大幫助，取得了良好的效果，增強了對雙玻璃組件的信心。后來，白色繼續(xù)EVA2015年，福斯特正式推出了膠膜翻邊等缺陷F806W型白色EVA膠膜。白色EVA膠膜不僅在雙玻璃組件中，在常規(guī)組件的制造中也有很好的效果。圖4和圖5是2010年 8月，尚德制作的幾份雙玻璃組件老化檢查報告顯示，雙85老化試驗后，白色雙玻璃組件的輸出功率沒有下降，但略有增加。

  高透、截止、白EVA2011年11月11日申請的實用新型專利《太陽能電池雙玻璃組件》和2012年9月在第12屆光伏會議上發(fā)表的《太陽能電池組件使用前后》論文EVA闡述了材料的不同技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)討論。

  6） 晶體硅太陽能電池組件蝸牛和PID現(xiàn)象

  晶體硅太陽能電池組件產(chǎn)生蝸牛和蝸牛PID蝸牛紋現(xiàn)象的主要原因是電池隱裂，PID現(xiàn)象*主要的原因是組件表面的高電壓（P硅片電池為負(fù)高壓，N型硅片的電池為正高壓)，靠改進(jìn)EVA膠膜的性能是不夠的要從電池制造、熱熔膠膜原料、組件結(jié)構(gòu)、組件搬運安裝、系統(tǒng)設(shè)計和保護(hù)等方面防止蝸牛紋PID現(xiàn)象的發(fā)生。盡管如此，在硅為王、電池為爺、材料為孫的時代，組件廠向材料供應(yīng)商轉(zhuǎn)移了巨大的壓力，EVA膠膜供應(yīng)商也不負(fù)眾望。針對這兩種現(xiàn)象，他們自己做了一些改進(jìn)，配合電池的改進(jìn)，也取得了很好的效果。2012年，通過改進(jìn)EVA海優(yōu)威率先推出了體積電阻，其他制造商在行業(yè)內(nèi)推出了高抗性PID和蝸牛紋的EVA膠膜。

  04當(dāng)年的EVA技術(shù)創(chuàng)新，一路保護(hù)航光伏十年輝煌成就

  通過以上對EVA膠膜不斷進(jìn)行改善的故事，使我們深深地體會到不間斷的改善對提高組件產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的重要性。對于太陽電池組件產(chǎn)品來說，一項可以被廣泛應(yīng)用的技術(shù)、工藝或材料一定要滿足降造成本、提高轉(zhuǎn)換效率、延長使用壽命和滿足客戶需求這幾項要求，并使其達(dá)到和諧統(tǒng)一，也就是常說的性價比要高。這其中，延長使用壽命是保證組件產(chǎn)品質(zhì)量的底線，所有改善后的結(jié)果，都必須滿足組件產(chǎn)品戶外使用大于25年且衰減小于20%這個*基本的條件，這樣的例子太多了。僅舉一例，*典型的就是雙玻組件，為什么幾乎所有生產(chǎn)雙玻組件的廠家都有底氣號稱雙玻組件保質(zhì)期到30年，而不是常規(guī)組件的25年，為什么中國光伏行業(yè)協(xié)會2019年1月28日頒布3月1日起實施的《地面用雙玻晶體硅光伏組件設(shè)計鑒定和定型》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將各種環(huán)境試驗后*大功率衰減幅度不大于3%，而不是常規(guī)組件的5%，這都是在基于嚴(yán)格的老化試驗的基礎(chǔ)上才制定出來的，而并不是人云亦云，聽風(fēng)是雨的隨意之為。

  無論是創(chuàng)新也好，還是改善也罷，都是要擔(dān)風(fēng)險的。而穩(wěn)定的技術(shù)才是*關(guān)鍵的，我們需要在現(xiàn)有的條件下，把工作做得更縝密，更細(xì)致。一款產(chǎn)品在上市之前需要經(jīng)過構(gòu)思、研發(fā)、、試產(chǎn)、試用、、量產(chǎn)這些階段，其中還有多次反復(fù)，只有當(dāng)設(shè)想的產(chǎn)品通過制造并和客戶達(dá)到**的契合，這時才能夠給客戶穩(wěn)定地交付產(chǎn)品，以此來確保我們的組件產(chǎn)品能不斷降造成本、提高轉(zhuǎn)換效率、延長使用壽命和滿足客戶需求，為光伏發(fā)電平價上網(wǎng)多做貢獻(xiàn)。