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你所知道的PID “free”真的Free 吗？PID说说(二)材料篇

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硅胶板 发表于 2013-10-28 21:38:11 |只看该作者 |倒序浏览

   你所用的材料真的能让组件 PID Free 吗？
   前面一篇说说中提到，大家都知道要从电池片、封装材料、玻璃等来阻止PID的产生，到底什么样的材料能够从一定程度上阻止或者延缓PID现象的产生呢？

   就按照上面列出的顺序，先来说说电池片吧。
   很少有组件厂及基地从电池片上着手去解决PID问题的。原因一来可能是因为难度有点大，尽管明白电池片发生PID的原理，但要从根本上去做，靠工厂的研发能力估计有难度。中国的电池片工艺基本上是抄电子行业，或抄国外的研究成果。要从发电的原理上去解决PN-结，电场的分布，从电子的跃迁来思考如何防止电池片极化，估计得有专业的研究机构的行业大师来。即使个别有机会改善了PID，却又对成本和电池效率有不利的影响。大族光伏和捷佳伟创曾分别宣布已有成熟技术可对PECVD设备进行改造，生产出PID free的电池片宣称通过了TUV的相关认证。但目前除了新闻发布会以外，似乎没有听说什么进展。
   原因之二，一般有上下游的光伏厂里都是电池为王，因为电池是赚钱的产业链环节，是用于关键技术的产业链环节，是内部供应商环节。别看组件厂的技术人员和采购部门对外部供应商吆五喝六的，对他的内部供应商他敢说个不字吗？对自己的电池厂生产的电池片，再烂你也得用掉，只有吃进的份，没有退货的说法。但面对自己组建的PID又得由自己来解决，自然所有的期望都寄托在外部供应商了。面对竞争激烈的EVA市场和玻璃市场，本来应该是起辅助作用的辅料供应商，义不容辞地承担了解决PID的职责。从每天的新闻发布就可见一斑：哪个EVA供应商都争先恐后地宣称自己已经研发出抗PID的EVA了。

   那就来说说封装材料。
   提到封装材料，EVA恐怕是独占晶硅组件的材料了。EVA是直接接触电池片的材料，也是漏电流的关键通道。但EVA材料本身也确实存在着让人质疑的连个致命缺陷 - VA含量和脱层。
   VA含量，就是醋酸乙烯在EVA树脂中的含量，对EVA的透明度、耐高温性能、强度等都起着很重要的作用。VA含量太低，EVA就变成了聚乙烯，塑料特性太强，刚性增高，耐磨性、电绝缘性提高；乙酸乙烯（VA)含量越高，其弹性、柔软性、相溶性、透明性等也越高，但电绝缘性能下降，容易水解。可以说VA含量一直是EVA企业想方设法解决PID问题的着眼点。据海优威公司的有关资料介绍，他们解决PID的方法就是通过控制VA含量来降低EVA的水解效应。但不管如何控制VA含量，光伏组件所用的EVA对弹性、透明性、耐温性都是有要求的，VA含量可调节的范围是相当窄的。降低EVA的水解效应并不能从根本上阻止水解的发生。只要VA存在，水解就会进行，时间长短而已。目前测试PID的方法都只要求96小时以内，但96小时的PID测试是否真能代表户外25年的使用寿命保证呢？我所听说过的一些组件厂尽管96小时PID测试过关了，但再往上做，192小时，288小时之后，该出现PID的还是不可避免地发生了。换句话说，96小时 - 掩耳盗铃而已。
   EVA材料对PID的影响，不仅仅是水解产生醋酸离子。随着双八五及其它环境试验的进行，EVA和电池片之间的脱层也是形成漏电流通道的重要途径。一旦脱层，EVA阻水性能越好，越是把更多的水汽阻在脱层之间，随着热胀冷缩，脱层更是会不断扩展，水解产生的醋酸离子和电池片之间的化学反应，水汽和电池片之间的化学反应，更会加速漏电流的产生，这样离PID降级，离组件功率大幅降低也就为时不远了。

   正因为EVA作为封装材料对PID的影响受到越来越多的质疑，更多替代的封装材料也就被日益提上了研究日程。首先要提一下的自然是陶氏一直在推的聚烯烃（PO，POE...）材料。
   聚烯烃材料，顾名思义，就是乙烯基材的塑料材料，VA含量自然也就无从谈起。所以这类材料的抗PID效应确实是非常好的。根据所接触到的使用PO材料封装的组件进行PID测试的数据，其漏电流一般都是在 1 微安以下，而常用的EVA做PID测试时的漏电流一般都是数十微安以上，100-500微安也不足为奇。所以再做PID测试时，96小时的功率衰减几乎观察不到，192小时，286小时的扩展试验也轻松通过。而且作为EVA的替代，工艺上几乎不用做任何额外改造浮出。但这并不是说聚烯烃就是替代EVA的绝佳选择了，当谈到成本，谈到长期老化，谈到透光率，聚烯烃一下就成了组件厂的一声叹息。

   留给组件厂的还有一个可期待的产品：有机硅封装材料。
   目前在市场上开始推出的有机硅还是掌握在几大有机硅巨头手上：有机硅行业龙头道康宁推出的液体封装胶已经得到很多研究机构的认可，在市场上的介绍也有多年；日本信越推出的高折射率有机硅在今年日本的光伏博览会上也开始介绍，但想让日本产品价格降下来恐怕是天方夜谭；瓦克一直在介绍薄膜型硅胶封装，应用工艺和EVA类似，但其透光率和价格也一直备受质疑，至今没有人敢尝试；迈图也在推液体硅封装胶，其折光率和EVA比较接近，但高折光率意味着高成本，应用工艺也一直没有得到解决，至今没人敢吃螃蟹。有机硅似乎是生来就服务于光伏的，且不说其在人造卫星上的悠久应用历史，道康宁和BP也宣称过他们25年以上的应用历史，其高透光率，高抗紫外却又紫外全透过（对SE电池绝对是个好选择），其高阻抗、耐水解所带来的抗PID的作用已经被很多研究机构所证实，研究报告中的PID测试达到600小时以上依然保持较高的发电率。只是道康宁在市场上推广多年，尚德、天合等都曾做过研究，至今却未得到广泛认可，不知道这个概念还能被维持多久。

   还有一种正在推广的是杜邦的离子型封装材料。对这个产品，只是在展会上听其介绍。上来第一句话就是你只要把正面的EVA换成离子型封装材料解决紫外老化问题，这样对成本的影响就会较小一点，换句话说，这个材料肯定是很贵的。杜邦也没必要把它说得比EVA还好（否则杜邦的EVA还怎么卖），反正贵无所谓，一不要影响现有的EVA业务，二是姜太公钓鱼愿者上钩而已，而且也没有听说PID的测试报告，只是介绍电阻比较高而已。

   说了半天电池和封装材料，总该谈谈玻璃了吧。可是我累了。

PID