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太阳能电池背板膜的检测研究

发布时间:2016-11-04 | 阅读次数:2245

如今在新能源行业来看,有地热能、风能、海洋能和核能等等,其中核能以及海洋能一定要在特定条件下才能够充分利用,而对于风能和太阳能来看,太阳能更加优于风能。所以,太阳能电池行业越来越受到重视,其中PET薄膜可以利用在电池背板上,而对于电池背板膜来看,常常会出现疵点等问题,所以今天我们就这个问题进行讨论。

一、太阳能电池产业发展状况

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下,各国的太阳能电池制造业争相投入巨资,扩大生产,以争一席之地。

全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍,太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW,较2006年增长了56%。2008年全球太阳能电池的生产量提升至6.85GW,也几乎是呈倍数的成长。

中国对太阳能电池的研究起步于1958年,目前,中国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量为1188MW,2008年的产量继续提高,达到了200万千瓦。2009年中国太阳能电池/模组制造商的产能较2008年倍增,达到8000MW,电池产量超过4000MW。

中国已在生产制造方面取得重要地位,也将成为使用太阳能的大市场。2009年国家陆续出台了太阳能屋顶计划、金太阳工程等诸多补贴扶持政策,在政策的支持下中国有望像美国一样,启动一个巨大的市场。

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年,可再生能源在总能源结构中将占到30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占到80%以上,太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出,太阳能电池市场前景广阔。

二、太阳能电池背膜行业市场状况、发展趋势及国产化进程

(一)太阳能电池背膜行业市场状况

中国光伏产业在过去的几年经历了高速增长,但也存在诸如盲目投资、恶性竞争、创新力不足等问题。同时,由于技术的持续改进和突破,中国光伏产业正摆脱其高能耗、高污染的形象,展露出较大的发展潜力。2009年3月,中国敦煌10MW并网型光伏发电项目招标中,所有投标都低于2元/KWh,最低标0.69元/KWh,次低标1.09元/KWh,这说明中国光伏企业已具有相当的价格承受能力和竞争力,在降低光伏发电成本方面很可能走在全球前列。

太阳能电池组件封装材料主要包括玻璃、EVA、胶膜、边框、背膜、接线盒、硅胶等,目前除背膜以外的其他封装材料均已在中国光伏产业实现国产化,大大降低了太阳电池组件单位发电功率的制造成本。但是,背膜作为一类重要的太阳电池组件封装材料,其技术门槛要求相当高,加之相关原材料长期受到国外氟化工巨头的专利技术制约,时至今日其国产化程度极低,造成现在国内太阳电池组件生产商采用的背膜大多是国外进口产品,价格较高且供货周期不能保证。因此,从降低太阳能电池组件单位发电功率的制造成本角度来讲,背膜国产化是中国光伏企业的必然选择。

(二)太阳能电池背膜行业发展趋势及国产化进程

A、双面氟材:高品质背膜不可或缺

太阳电池背膜主要分为含氟背膜与不含氟背膜两大类。其中含氟背膜又分双面含氟(如TPT)与单面含氟(如TPE)两种;而不含氟的背膜则多通过胶粘剂将多层PET胶粘复合而成。目前,商用晶硅太阳电池组件的使用要求为25年,而背膜作为直接与外环境大面积接触的光伏封装材料,其应具备卓越的耐长期老化(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等性能。因此,如果背膜在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面无法满足太阳电池组件25年的环境考验,最终将导致太阳电池的可靠性、稳定性与耐久性无法得到保障,使太阳电池板在普通气候环境下使用8~10年或在特殊环境状况(高原、海岛、湿地等)下使用5~8年即出现脱层、龟裂、起泡、黄变等不良,造成电池模块脱落、电池片滑移、电池有效输出功率降低等不良,更危险的是电池组件会在较低电压和电流值的情况下出现电打弧现象,引起电池组件燃烧并促发火灾,造成人员安全损害和财产损失。

所以电池片在生产过程中的质量控制,显得尤其重要。维视图像公司开发的太阳能电池片检测系统,可在生产过程中实时检测包括:脱层、龟裂、起泡、黄变等不良缺陷,已经被各大生产厂家和系统集成商使用。

太阳能电池片检测系统

维视图像太阳能电池片检测系统

B、涂覆型背膜:背膜材料发展趋势

目前,主流的太阳电池背膜多为双面含氟的复胶型背膜和涂覆型背膜。复胶型太阳电池背膜(TPT、KPK等)多是以欧美一些氟化工企业开发的PVF或PVDF等氟膜通过胶粘剂与PET基材粘结复合而成。复胶型背膜由于其内部PET基材两面存在胶粘剂,而胶粘剂的质量水准不一,加之复合工艺良莠不齐,在电池组件户外长期使用过程中复合型背膜受湿度与温度双重因素的综合影响,易发生粘结胶层水解等损害,最终导致氟膜(PVF或PVDF等)与PET基材的层间剥离,难以满足电池组件长期的可靠性要求。

基于视觉定位技术的太阳能串焊机

基于视觉定位技术的太阳能串焊机

同时,由于制造专利技术制约和氟膜表面的亲水性改性处理技术等原因,目前PVF和PVDF等氟膜产品还没有在中国实现国产化。因此,采用PVF或PVDF等氟膜开发生产双面含氟太阳电池背膜的中国企业长期受制于外国氟膜制造商,其背膜制造成本居高不下,且适用于氟膜与PET粘结的高品质胶粘剂多为国外极少数厂商技术垄断,很难进口。而国内一些背膜生产企业只能采用一些普通的聚氨酯、环氧或丙烯酸类胶粘剂,这些胶粘剂容易老化,在性能上无法满足25年的耐久性要求。

鉴于复胶型太阳电池背膜用氟膜未实现国产化的现实情况和背膜内部复合用胶粘剂难以经受组件户外长期使用过程中湿热老化的考验,开发一类不使用胶粘剂的、具有较高一体化程度和具有优异长期耐候性能的低成本的高品质背膜产品,是目前背膜开发与技术发展的方向和趋势。

C、背膜国产化进程:加速推进

当前,国内背膜产业还处于起步发展阶段,其开发生产企业多分布于中国大陆长三角地区,开发的背膜类型主要有复胶型背膜和涂覆型背膜两大类。以台虹、赛伍、乐凯、汇通为代表的背膜企业主要采取以PVF、PVDF或ETFE等氟膜与PET基材通过胶粘剂粘结复合而制备复胶型背膜,其氟膜基本依赖进口,背膜制造成本较高。以苏州中来、哈氟龙、福斯特等为代表的背膜企业通过以四氟树脂(PTFE)或三氟氯乙烯树脂(CTFE)为主体树脂的涂料采取涂覆方式与PET基材复合而开发制备涂覆型背膜,在背膜成本与技术方面具有较大优势。

随着世界经济形势的整体向好,中国和世界光伏产业将迎来新的高速发展期。同时,2010年欧洲光伏政策的调整和中国国内光伏应用市场的启动使太阳电池组件降低成本势在必行,我们有理由相信在未来1~2年内,中国光伏产业将实现封装背膜的国产化,这也将同时从真正意义上实现太阳电池组件应用材料的完全国产化。

三、结论

就现在而言,国内生产的太阳能电池背板膜常常会因为技术不成熟出现很多方面的瑕疵,有些瑕疵通过人眼是难以辨别的,会使得商家因为这样的问题出现极其严重的损失。所以说,太阳能电池背板膜的检测问题迫在眉睫,更需要通过机器视觉检测这样一个途径来减少商家的损失。