TUV南德集团项目经理柳亚群
第四届中国(无锡)国际新能源大会暨太阳能展览会11月1日—3日在江苏无锡太湖国际博览中心召开,本届大会主题为“新能源、新应用、新出路”,探索全球新能源产业发展,寻找中国新能源产业出路等。
TUV南德集团项目经理柳亚群表示,现在市场上出现了越来越多新的产品(电池背板),他们使用不同的材料,不同的结构,不同的工艺,包括温湿度控制,材料控制,怎么叠层等等。很多都是降低成本的考虑,但忽视了关键性能。
以下是柳亚群的发言:
大家好,谢谢季老师,简单子自我介绍一下,我叫柳亚群,来自TUV南德集团,今天很高兴有这样一个机会和大家分享一下,TUV南德在光伏原副材料方面做的一些工作。
今天的演讲大概分为三个部分。第一部分介绍一下背景知识;第二部分介绍一下我们做了一些什么工作;第三部分介绍一下我们对未来的展望。
大概两三年前我们谈起背板的时候,大概是三明治的结构。现在市场上出现了越来越多新的产品,他们使用不同的材料,不同的结构,不同的工艺,包括温湿度控制,材料控制,怎么叠层等等。很多都是降低成本的考虑,那就有一个问题出现了。这么多新的背板能不能符合组件的测试要求。这是来自于阿特拉斯演讲的一张图,上面介绍了背板在使用过程中经受的一些环境考验,包括日照、温湿度、淋雨、载荷等等。使用的环境包括炎热的沙漠,包括热带雨林,包括严寒。
也许有人说我们的背板只要符合IEC61215要求就可以了,有相关研究机构做过这样一个分析。也就是说这是组件的使用寿命跟失效比例的框图。在初期的五年,失效会非常非常多,渐渐的失效比例会慢慢降低,甚至基本不大可能出现失效。然后最后的十五年、二十年再出现失效。我们的61215往往模拟的是最初几年的失效。基于这个原因我们做了长期老化的分析,针对背板。
我们挑选了两样,一个是湿热测试,一个是气侯测试。我们一共进行了三千小时,到目前为止两千五百小时已经出来了。每隔五百小时会测一下背板的基本特征值。
我们想看一下第一代、第二代和第三代之间的差异,然后TPT不同背板的厂家差异。市场上大概有20种左右的产品,我们选择来进行分析。这是我们在做UV2500小时之后的结果。这个框图简单解释一下,横坐标代表的是不同背板产品,一共有20种产品。纵坐标代表的是特性,每一个框图里面有五部分组成,里面代表不同的时间、初始到测试2500小时后的特性。
我们看到背板初期性能非常好,但是做完UV1000小时以后出现衰减,这个衰减达到数十倍的衰减。然后我们可以看到初期的1000小时,它的衰减度是非常厉害的,但是1000小时的衰减速度明显降低了。
我们看到第三代的背板初期性能是非常好的,但是做完1000小时之后,相比第一代和第二代,衰减幅度会升高很多。不同的厂商之间,比如同样都是TPT一代和TPT二代结果并不明显,但是黑白背板的差异却非常明显。同样的材料厚一点的背板优势较薄背板优势好一些。
然后看一下背板和UV的玻璃长度,我们看到第二代和第一代背板,相对第一代背板的玻璃长度会明显有优势。然后在UV1000小时以后,第三代的衰减会超过第二代和第一代。
我们画了一条横线,以20N/cm,我们看到做完1000小时以后,没法满足基本要求。相比而言,我们选择如果是TPT背板的话,跟UV之间的玻璃强度会较弱一点。
黄变指数,我们看到第二代背板黄变指数会相对高一点。我们还做了水性透过率。同样是TPT结构,同样的厚度,我们可以认为是同一种背板,但水性透过率差别还是非常明显的。第一代水性透过率会较高一点,但还是在红线以下,说明还是符合我们测试要求的。
我们再看看湿热2000小时以后,2500小时对背板来说是比较严格的测试。我们看到很多背板做完1000小时到1500小时以后,背板就脆裂了,背板发生脆裂意味着丧失了基本的功能。第三代背板初始性能很好,但是后期它的衰减也同样非常明显。它原本的考虑是增加背板和EVA之间的黏合强度,我们考虑的基本原因是EVE这种材料比较软,会延缓这种材料的衰减。我们看到PET的衰减是比较缓慢的,如果把这个实验继续做下去的话,它的优势就没有那么明显了。
然后再看看跟EVA之间的玻璃强度的测试,相对来说PET背板跟EVA之间的玻璃强度差一点。第二代背板,第三代背板初始性还是很好的。第三代背板跟前面一样的它的初始性能很好,但后期的衰减同样很明显。白色跟黑色相比,白色比黑色有优势。
水性透过率所有的趋势都是上升的趋势,可能在做完2000小时以后,这个趋势会有所减缓,但还是在上升。在0-2000小时之间,所有背板都是有明显的黄变,但黄变的差异有好有坏。有些初始黄变不是很厉害,后期变化不是太大,但是我们看到做完湿热之后,这个黄变速度跟UA比的话是慢一些的。第二代跟第三代背板水性透过率优势更加明显一点。
总结一下,这次结论只是针对这次测试的样品。结论是在1500小时湿热以后,我们可以发现很多背板,特别是TPT跟PVDF背板的脆裂。我们可以看到针对同样结构背板的不同表现,表现完全不一样。可能跟工艺,材料稳定性都是影响的因子。第三代背板的初始性能很好,但后期优势没有那么明显。
PET如果衰减速度相对来说是较慢一点,因为PET加了一些耐厚性的因子,随着时间推移可能会慢慢消失,但我们做了2500小时还没有发现非常明显的变化。白颜色背板相比黑颜色背板要好一点。
局部放电的数据在这里面没有写出来,因为可能涉及到保密性的东西。我们发现做完湿热1500小时以后,很多背板不能通过局部放电的设施。这样就意味着连背板最基本的绝缘要求都没有办法满足。
未来TUV南德在材料方面的展望,在UV测试的时候加入一个黑暗阶段,IEC也在讨论要不要加入黑暗阶段。这个夜晚加入对背板的影响会是什么样子。我们还会做EVA跟硅胶长期老化的比较,谢谢大家。