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【技術干貨】解析蝸牛紋的產生機理及如何預防?
來源: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MzgyMjY2MQ==&mid=402706475&idx=1&sn=ea089c48a7356e10664ac42ef4df3555&scene=1&srcid=0205BfkcBDpFyYDNPRXlzCxI#wechat_redirect   發布時間: 2016-02-19 18:01   2497 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

內容提要:大多數報道中出現的蝸牛紋(閃電紋)出現在隱裂或者電池破壞處。蝸牛紋沿著電池隱裂處形成,從而使電池隱裂可見,但并非所有的隱裂均會產生閃電紋。目前沒有什么手段能快速分析出蝸牛紋是什么原因造成的。

一、產生機理分析

蝸牛紋的外觀特征

 
100倍放大

行業專家分析結果隱裂處在多種環境因素的綜合作用下發生電化學腐蝕,進而有銀的化合物或其他金屬化合物的生成。閃電紋是在多種環境因素的綜合作用之下產生的; 更換封裝材料(EVA)是避免這一現象的普遍解決方式。

 

(一)、蝸牛紋的產生,在組件端或者電池片端、硅片端均可能是隱裂后產生蝸牛紋的誘因

1.1 硅片裂紋

 
硅片的微裂紋

由于硅片生產中也會產生微裂紋,實際出廠中還是很多被通過了,在電池片表面鍍上氮化硅膜后,很難檢測出這種細小的裂紋缺陷。

 

1.2 組件端隱裂

 


電池片生產、組件生產、運輸途中、安裝系統造成的組件隱裂

 

(二)電池片隱裂部位發生蝸牛紋的產生原因分析


層壓時造成的電池片隱裂部位以 EVA融化/固化填充,隱裂周圍不會形成空洞。但是生產完的組件因外部因素造成電池片隱裂,周圍會形成空洞,在此條件下通過背板滲透的水分和氧會積累起來。 

 

通過背板滲透的水分、氧和EVA膠膜內殘留的極小量交聯劑成分(自由基)擴散,會積累在隱裂部分周圍的空洞。 

 

組件發電時電池片隱裂部位集中產生高溫電阻熱和電磁,電池片隱裂部周圍積累的 H2O 和 O2與某些物質發生化學反應。 

 

2.1 EVA 膠膜特性和金屬氧化反應的影響性

 

【 EVA交聯反應結構】

 

 

【交聯開始劑的分解產生物和金屬氧化反應的關聯性】

 


EVA膠膜內的交聯開始劑通過層壓工藝開始熱分解,產生自由基。產生的自由基參與交聯,其他副產物隨抽真空排氣排出。 

 

但是已產生的自由基不能100% 參與交聯,極小量會殘留在組件里面。殘留的自由基量和副產物量隨不同的層壓機性能和排氣能力有區別。 

 

殘留的自由基在化學方面不太穩定,有可能導致產品的黃變或促進其他金屬成分的氧化。 

 

【以金屬Ag離子(電池片Ag漿)為例,電池片隱裂后的金屬氧化反應 】

 

 

隨殘留成分促進氧化反應 

 

→ 交聯劑原來物質殘留 

 

→ 隨殘留的自由基分解

 

→ 不可徹底消耗殘留物質 (不可進行100% 交聯) 

 

→ 交聯效果與層壓機的層壓參數和性有密切關系 

 

3.1 測試分析

 

電池片表面分析


正常部位和變色部位的化學結合沒有區別。 

 

但是只考慮化學結合因素,metal oxide 結合后發生變色的可能性最大。 

 

3.2 現狀

 

【EVA現狀】

 

由于EVA廠商競爭激烈,利潤進一步的縮?。◤南惹暗?-4美金,到現在的1.4-1.6美金),他們采取了許多降本的方案

 

a:抗氧化劑

 

b:藕聯劑

 

c:其他添加劑

 

以上純度上從最初的99% ,更改到現在的80%左右雜質中包含,S,P,等,還有許多重金屬的離子。

 

在上述環境條件下,不同的組合將產生不同的化合物,Ag2s,Ag3PO4,Ag2O,以及其他不同雜質的化合物不同化合物將會是不同的顏色。

 

【背板現狀(中間層PET)】

 

PET在經過長期老化后將產生水解,到時水汽將通過裂縫大量進入,需要導入耐水解的背板,HAST以及DH2000后,撕裂強度高的背板

二、預防措施

(一)EVA方面 

配方(impact factor 最小化) 

 

A. 減量 - radical generating(減少自由基物質) 

 

B. 增量 - radical scavenging( 清除自由基) 

 

 

(二)水汽透過率(MVTR)

MVTR(g/m2/day, T=38℃)小于17,MVTR(g/m2/day, T=60℃)小于40

水汽透過率(g/m2-day) ,小于2。

 

閃電紋的形成過程中背板MVTR作為影響因素起到了一定的作用,但是EVA在該過程中有更顯著的影響。

 

 

(三)組件工藝以及電池片、硅片工藝

需要減少隱裂的發生,做到如下:

 

A. 加強工廠內部控制組件,電池片的EL

 

B. 包裝方式,控制由于運輸引起的隱裂

 

C. 組件強度評估(玻璃,鋁框,安裝方式等)

 

D. 使用體積電阻率高的EVA(提高組件濕絕緣)

 

E. EVA廠商添加劑純度的控制

 

F. 背板引入耐水解的背板
 

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