从lcoe角度看对背板的新

1、从LCOE角度，看对背板的新标准 苏州赛伍应用技术有限公司 CTO 陈洪野Its Cybrid ! value created by innovation2日付会議名年（背板、POE封装胶膜导电胶带、绝缘条、 铝边框密封发泡胶带）光伏材料事业电子电气材料事业分子设计、材料设计可靠性设计树脂合成、胶黏剂配方工程塑料工艺、设备评价技术（技术平台）移动通信设备材料事业XWhy Cybrid can ?赛伍、 研发驱动型的先进高分子材料综合厂商ZY 南车联想京东方三星小米天合阿特斯晶澳晶科协鑫尚德赛伍、世界上屈指可数的能独立开发和量产实现背板的所有要素技术的专业厂商 Cybrid, value cre

2、ated by innovation 赛伍 依靠持续的创新能力，在背板领域 连续5年出货量国产第一 2014年出货量世界第一 中国前5位组件厂商中市场份额第一 世界最大PVDF背板厂家 背板国标第一起草人 CQC发布排名第一中国（2014年）KPFKPETPETPTTPAKPEKPFKPEKPFKPFPETKPE涂料TPETPT、TPE占多数其它为KPE、PETKPETPE 从LCOE角度看，对背板的新要求 （首年发电量x25年 25年发电衰减损失量） （一次性采购成本+ 背板导致的组件制造费用浪费） + 导致多发电的正面因子 【多发电】 - 内层反射率 反射率每提高8%，即时功率提高1W -

3、 散热性 电池片温度下降1，功率提高0.5% + 导致损失的负面因子 【延迟发电功率的衰减】 - 水汽阻隔率 - 内层热变形 电池片隐裂 【减少使用途中的组件报废】 - 阻燃性 自燃导致组件报废 - 绝缘可靠性 击穿导致组件报废、尖端放电导致伤人而赔偿 - 组件重工时的时间和材料损失 【一次性采购成本】 - 价格 背板功效 = 综合性能TPTKPKTPEKPEAAAPP +primer（强化PET）CPC氟涂料KPEKPF PVF PVDF 赛伍 透明E膜（120聚乙烯） 白色E膜（TiO2混合）改良TPE2010年KAPK PVDF+铝箔+PET+PVDF 改良KPEAPAP+塑料合金赛伍-

4、DNP同时 耐热E膜 （168熔点）日本Isovolta E改良：增加内层的紫外 阻隔能力，变为白色提高内层本身的耐紫外提高内层热稳定性提高背板散热性提高阻水性降低成本 E登场：认为内层耐候性可以弱化， 用聚乙烯只解决背板与EVA粘接， 靠聚乙烯来补偿耐局部放电2013年2011年热固性内层热固性氟皮膜内层TPT铝薄+PET不计成本不计寿命1970年2003年德国地面电站大量民用化用氟碳涂料代替氟膜不计寿命不计成本 少量特殊用途日本家庭屋顶10年补助计划氟膜供不应求高效电池品牌组件厂商走上差异化策略之路高品质、低成本 国有登场世界首次民用化开始：1.重视长期可靠性（产品设计寿命）2. 重视对水

5、的阻隔3为降低成本，用PET背板方案解决 水的阻隔用氟碳涂料代替氟膜E登场：认为内层耐候性可以弱化，用聚乙烯的E膜代替了氟膜，解决了与EVA粘接，但牺牲了耐紫外、耐热性和热稳定性 E改良：增加内层的紫外 阻隔能力，变为白色E再次改良：提高内层的耐热性提高内层本身的耐紫外提高内层热稳定性提高背板散热性提高阻水性降低成本赛伍世界的代表性背板的演变史日本欧洲美国日本美国PPE欧洲欧洲环氧树脂胶传播到欧洲，为了降本省略掉了铝箔，但牺牲了水的阻隔性高阻水性3层结构PVDF诞生，提高了水的阻隔性K=3结构PVDF膜和单层结构PVDF膜共存结论：没有一种背板有超过25年大概率不失效的实绩，背板根据电池功率的

6、提高、电池片的变薄和寿命的延长不断在进化，技术创新是这种进化的支撑。美国欧洲中国日本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背板各组件产地背板使用情况不同类型背板关键性能比较表TPTKPKTPE/KPEKPFCPC实测反射率74%83%77%82%84%判定效果热阻（*K/W）9.028.4511.677.487.4判定效果水透值（g/m2.day）红外法 38 90%RH2.41.81.71.82.5判定效

7、果内层软化点/熔点200/200140/1707090/90120无（热固性材质）无（热固性材质）判定效果阻燃等级HBVTM-0HBVTM-2HB判定效果局部放电（去除E膜值） 1000V 1000V1000V 1000V 1000V判定效果外层抗沙330升280升330升80升三峡标准（150升）价格内层反射率散热性水汽阻隔性内层热变形阻燃性绝缘可靠性抗落沙项目280升合格合格合格合格不合格KPK、KPF的K为30的阿科玛3层结构PVDF；TPT的T为38的PVF； KPE的K为25的阿科玛3层结构PVDF【过去时的认知】 背板=保证25年的绝缘和阻水的保护物【当今的认知】 背板=保障电池2

8、5年中保持高光电转换效率进步【代表性解决方案】 TPT/KPK结构背板 构成：氟膜/胶/PET膜/胶黏剂/同样厚度的氟膜【代表性解决方案】 KPF 构成：氟膜/胶/强化PET膜/薄型氟膜 （继承） （改进） （创新）对背板好坏的判定标准随认知度的提高而进化了Concerns on back sheet have chanded 【最关注问题】 外层25年的耐候保护的可靠性【最关注问题】 水汽透过率如何降低（短路、PID、沿海）？ 如何降低造成电池片隐裂？ 如何增大散热提高电池片功率和寿命？ 如何降低成本实现光伏普及？ 25年耐侯则变为起码的基本要求外层耐候性内层反光性内层阻隔紫整体耐局放可靠性

9、整体水汽阻隔性外层耐紫外外层耐候性内层反光性内层阻隔紫外整体耐局放可靠性成本外层耐紫外整体水汽阻隔性整体散热性内层热稳定性背板的内部结构示意图（例）外层胶粘剂中间层胶粘剂外层EVA电池片EVA玻璃背板 空气面 氟本身是透明的，不能阻隔UV 阻隔UV靠白色的TiO2颗粒，氟树脂在此起到的是Hold住TiO2颗粒的载体- TiO2阻隔UV的功效很高，叠层厚度只要0.4um以上就能完全阻隔UV 因此，考虑阻隔UV的话，根本不需要现在这么厚的氟膜。 Truth 1-1 外层：紫外线的阻隔不是靠氟膜，而是靠混入的TiO2颗粒 UV blocking by TiO2;TiO has high effici

10、ent UV cutting substance 耐局部放电UV 需要纯清的是，混入了无机颗粒的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术手段办法。 氟薄膜的制膜工艺很难，因此薄膜做不薄。 因此把膜做厚是出于无奈。这两点“短腿”这白白地浪费了氟树脂资源、增加环境负担、浪费客户钱财。 法国Arkema公司的三层结构PVDF氟膜就是为了解决混入了TiO2后氟膜的阻水性下降而做了三层结构 （表面两层是透明的纯PVDF树脂，中间层才是混入TiO2后的白色氟膜）。因此它是当今单位厚度中 水汽透过率最低的氟膜。Truth 1-2 外层: 氟膜做厚的目的不是为了阻隔UV

11、，主要是为了提高阻水能力和制膜工艺的局限 Fluorine polymer film has a bad water barrier performance 水单层25m PVF氟膜（g/m2*day)25m三层结构PVDF氟膜（g/m2*day)250m PET膜（g/m2*day)红外法（ASTM F1249) 条件38 90%RH80 402.4水 赛伍对各种氟膜进行了落砂实验，同样厚度的不同材质的氟膜略有差异，但差距很小： 18um 170升 20um 185升 25um 200升 30um 250升- 国内针对模拟最强沙漠地带的风沙强度，对背板外层暂定要求能耐150升落沙实验Trut

12、h 1-3: 外层，18um的氟膜就能抗得住最强风沙；内层，无风沙 18um thickness is enough to durate sand storm. Inner layer faces no sand耐局部放电风沙耐局部放电胶黏剂层的可靠性很重要高低温下的剥离力变化（胶黏剂设计）胶粘剂密度（制造过程）溶剂残留量（制造过程）复合时的张力控制范围（制造过程）Truth 2: 胶粘剂 PET是背板承担绝缘和阻水的核心主力 氟膜对水阻隔能力并不强Truth 3：中间层 PET的质量十分重要 PET film quality has been ignored耐局部放电PET水解后小分子析出，

13、厚度减薄，导致绝缘性能下降和胶黏剂粘性失效PET水解后发生龟裂，导致绝缘性能下降和水汽透过量增加 40V+ 950V+40V = 1080V 1000V 氟膜 250uPET 氟膜 PET是赛伍自己设计的特殊规格，与 传统氟背板使用的PET相比，提升了单位体积 的绝缘、耐水和阻水的效能 PET film of KPf has been improved E膜的熔点偏低：主体材质是聚乙烯，聚乙烯是低熔点（120），内含非交联EVA的熔点更低（90）。 E膜是热塑性的物质，受热后会变形收缩 E膜是隔热材料 复合用的胶黏剂层也是隔热材料 市面上的E膜最高无法抵御130KWhr紫外照射、最低的只有90

14、KWhr。 而25年累计到达内侧的UV累计量是： 上海60KWhr 川黔90KWhr 青藏200KWhrTruth 4 内层: E膜的问题多多（耐热、散热、耐紫外） E film is dangerous 耐局部放电 40V+ 950V+40V = 1080V 1000V 氟膜 250uPET E膜 E膜E膜的热收缩力造成对电池片施加应力，这是电池片长期运行后出现隐裂的主要原因之一。发生热斑效应时，温度可达到150180，E膜融化而减少厚度，造成耐局放低于1000V和“鼓包”现象，乃至自燃 热E膜、胶层隔热对E面做150 x30min的热板压合实验和烘烤实验就能发现耐热不好的问题胶层紫外老化后

15、要么粉化、要么开裂，耐击穿电压下降，同时由于失去了厚度，因而耐局部放电也下降 UV 因此，基于E膜的不足，赛伍开发了KPf结构的背板 不需要用胶黏剂粘接、直接在PET上成膜的氟膜+ 即使不用胶黏剂，F与PET可靠密着+ 与EVA粘结性： 大于80N/cm+ 耐紫外性： 260KWhr照射后，黄变指数b 3 + 紫外阻隔性： 仅需2u厚，UV阻隔280nm380nm 阻隔率99.45%（积分球法） 高散热性：比TPT/TPE提高35% 组件长期转换率阻燃性 ：FSI 34 安全性 高耐热性：RTI 120 耐热老化性 易返工性：EVA不留残膜 组件制造成本 内层耐紫外性：与T和K膜相同 内层的紫

16、外阻隔和背板耐局放 氟皮膜 （Fluro-skin ）内层： 直接制膜法。将混入TiO2的氟树脂用涂布方式直接涂在PET表面， 并形成一张薄膜的技术。而且不需要胶黏剂该薄膜就能紧紧地附着在PET上。直接膜制膜法（one step filming technology）把直接制膜技术用在背板上一直是多家 国际资深高分子材料厂商追求的目标，赛伍率先产业化，并已申请发明专利 、KPF结构 专利和产品商标。 Fluro-skin, a high tech fluorine polymer thin film with high efficientUV blocking effection by TiO

17、2 composition 获得TUV、JET、CSA、UL认证 因此， KPf的f在保留了氟的耐紫外的优点之后，还把 耐热提升到220，克服了E膜那样的热稳定性 不好的问题。 f氟皮膜在保留与厚膜同等的阻隔UV的能力的同 时减薄了氟膜厚度，而且是直接在PET表面成膜的， 因而取消了胶黏剂层。这造就了KPf的散热性比传 统的氟背板提高了30%多，目前是所有氟背板中散 热性最好的。 Fluro-skin fluorine polymer thin film brings other values - 所有背板都还没有得到25年大概率不失效的验证。- 以测试结果、材料微观结构和其他用途的历史实绩来

18、看，- 各种氟膜无重要差异，在经验丰富和理性高度较高的发达国家和华东地区几 乎被淘汰了的某特定氟膜，一时得到了经验不足的年轻的中国国有的电站投 资者的青睐，但随着他们的认知度的提高，最近已经出现的放弃特定而走向 开放的局面。- 单面氟膜背板和氟涂料背板是氟膜供不应求时代的产物，后来被用来针对双 面氟膜背板的降本措施，随着氟膜复合背板的降本，成为一个过渡性解决方 案归纳、读逻辑演绎ConclusionKPf是背板进化的必然result of evolution - 单面氟膜的内层E膜的弱点已被认知和验证，再怎么“修补”、由于 是材质决定了的，有限度。- 由于中国国有电站投资者的登场，几近销声匿迹

19、的双面氟膜背板出现 回潮，而独立组件厂商并不认同这种选择，双方处在博弈之中。- 在高可靠性和成本压力的夹板中，组件行业一直期待有成本更低的背 板的出现，赛伍在与多家国际高分子企业的开发竞赛中率先实现了高 技术低成本的KPf双面氟膜背板，回答了他们 的期待，开启了电站投资商、组件商和背板厂商三盈的新时代。- 作为芯材PET扮演背板的核心作用（绝缘+阻水）没有变化，其质量 最近才被组件厂重视，电站投资商还不懂。- 胶黏剂层的批量生产中的可靠性被忽视，其高温下剥离力的设计、溶 剂残留量管控、交联密度管控等稳定性重要因子被 忽视，原因是组件厂商和加工商背景的背板厂商缺乏化学专业知识和 技术手段。- 随

20、着对组件的认知的深入和技术进步，不久的将来还会有更好的背板 诞生 KPF是当今对LCOE贡献最大的背板- 好的背板的定义： 高性能+ 高可靠性+ 低成本 Definition of a good back sheet: High Properties + High Reliability + Low Cost- 站在当今，完整的背板的指标体系 + 完美的概念： 背板的本质功能不是为了耐侯，是为了保护电池片！保护电池为你25年多发电。 背板的事情不是不光光是外面两张皮该用啥厚度那么朴素和单纯，耐候已经是起码的要求了。具备隔离和消除所有的针对电池片的所有负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