EVA, POE hoặc EPE: Chọn chất đóng gói theo chế độ hỏng hóc

Câu trả lời nhanh: Không chất đóng gói nào làm tốt cả năm nhiệm vụ của nó, và đó chính là toàn bộ quyết định. EVA trong suốt liên kết dễ dàng và ép lớp trên một cửa sổ rộng, rồi thủy phân thành axit axetic dưới nhiệt ẩm và truyền khoảng 25 g/m²·24h hơi nước ở 38 °C và 90 % RH. POE truyền khoảng 3 g/m²·24h, giữ điện trở suất thể tích cao hơn một đến hai bậc độ lớn và không tạo axit, nhưng nó không phân cực, nên độ bám dính và độ ổn định phụ gia dựa vào công thức, và cửa sổ ép lớp của nó hẹp. EPE xếp các lớp da EVA trên lõi POE và nằm giữa hai loại mà không phải là tổng của chúng. Vậy hãy gọi tên kiểu hỏng mà bạn đang bảo hiểm trước khi gọi tên một loại nhựa: bong tróc, ố vàng và suy giảm công suất, PID, ăn mòn đường lưới và vệt ốc sên, hoặc nứt và dịch chuyển tế bào. Mỗi loại màng mua sự bảo vệ khỏi một trong số đó và trả giá ở một chỗ khác. Các bảng dưới đây ánh xạ các chế độ hỏng với các loại màng và định giá cho từng sự đánh đổi.

Hai mô-đun rời cùng một dây chuyền trong cùng một ngày, một dùng POE và một dùng EVA. Năm năm sau, một cái bị bong tróc dọc theo các hàng ribbon còn cái kia thì không.

Năm nhiệm vụ trong tấm ép lớp, năm cách nó hỏng

Một mô-đun 2382×1134 mm mang khoảng 2,70 m² màng mỗi mặt, nên hai lớp cộng lại khoảng 5,4 m² và 2,2 đến 2,7 kg ở các định lượng gam phổ biến, so với con số ngành khoảng 10 triệu m² mỗi GW. Nó làm năm nhiệm vụ cùng lúc, và mỗi nhiệm vụ có một kiểu hỏng xuất hiện nhiều năm sau, khi tấm ép lớp không còn sửa được nữa.

Màng tiếp xúc với kính, silicon, ribbon và tấm lưng cùng lúc và không thể thay thế. Các hỏng hóc của nó được đọc như hỏng hóc mô-đun, đó là lý do câu hỏi hữu ích không bao giờ là loại màng nào tốt nhất.

• Liên kết đặt độ bền bóc tách tại các giao diện kính và tấm lưng, và điều quan trọng là độ duy trì sau nhiệt ẩm và UV chứ không phải giá trị ngày đầu. Hỏng là bong tróc, một cánh cửa cho nước trước khi nó là suy giảm công suất.
• Truyền qua bao gồm độ truyền qua, ngưỡng cắt UV và chỉ số vàng. Hỏng là ố vàng và suy giảm công suất phía sau nó, cộng với phản xạ giao diện ở bất cứ nơi nào một khoảng trống thay thế polymer bằng không khí.
• Cách điện là điện trở suất thể tích và chịu điện môi. Hỏng là PID và dòng rò ẩm ở điện áp hệ thống.
• Rào cản là tốc độ truyền hơi nước cộng với giải phóng axit. Hỏng là ăn mòn đường lưới và ribbon, tăng điện trở nối tiếp, và những vệt tối mà hiện trường gọi là vệt ốc sên.
• Đệm là mức độ đóng rắn, mô-đun và độ co. Hỏng là vi nứt, vỡ, và các tế bào dịch chuyển khi màng vẫn còn nóng chảy.

Cả năm đều chạy từ một công tắc: mức độ đóng rắn. Màng chưa đóng rắn đủ sẽ từ biến khi nóng, và độ bám dính cùng khả năng đệm giảm theo. Màng đóng rắn quá mức trở nên giòn và độ bám dính lại giảm. Đó là lý do hàm lượng gel nằm trong kiểm tra đầu vào và trong kiểm soát công thức cùng lúc, và tại sao một loại màng vượt qua thử nghiệm bóc tách ở ngày đầu có thể bong tróc vào năm thứ tư.

Bảng tra ngược

Hãy đọc bảng từ kiểu hỏng mà bạn đang bảo hiểm, ngược về vật liệu: thứ tự mà một kỹ sư độ tin cậy suy nghĩ, và ngược lại với một danh mục.

Hai hàng đáng có một lưu ý. Nứt phản ứng với một mâu thuẫn: một loại màng đủ mềm để đệm một tế bào 130 µm, với silicon ở 3 ppm/K so với đồng ở 17 ppm/K, cũng đủ mềm để cho chuỗi trôi khi nóng chảy. Và hàng bong tróc là nơi màng bị đổ lỗi cho máy, bởi vì một khoảng trống dọc theo hàng ribbon có thể bắt đầu từ tốc độ tăng, mức chân không hoặc bề mặt kính dễ dàng như từ màng.

Không cột nào được lấp đầy. Mỗi loại màng bảo vệ hai hoặc ba trong năm chế độ hỏng và để phần còn lại cho công thức, kết cấu hoặc địa điểm.

Hai điểm yếu trong EVA: axit và hơi nước

EVA cấp quang điện mang 28 đến 33 % vinyl axetat theo khối lượng. Nhóm phân cực đó là lý do nó liên kết với kính và tấm lưng mà ít cần trợ giúp và dễ dàng chấp nhận chất liên kết ngang, silane và chất ổn định. Nó cũng là nguồn gốc của cả hai điểm yếu, và cả hai đều là hóa học chứ không phải tay nghề.

Thứ nhất là nước. Các con số đã công bố đặt EVA ở khoảng 25 g/m²·24h tại 38 °C và 90 % RH so với khoảng 3 g/m²·24h đối với POE, một hệ số khoảng tám. Không chất đóng gói nào ngăn được nước; câu hỏi là nó đến nhanh đến mức nào, và qua mép nào nó vào.

Thứ hai là axit. Nhóm este thủy phân chậm dưới nhiệt ẩm và giải phóng axit axetic, chất này tấn công các đường lưới bạc và bề mặt ribbon. Điện trở nối tiếp tăng, mô-đun mất công suất, và mọi kiểm tra thị giác vẫn đạt. Hãy lưu ý điều nó không nói: EVA không hỏng, nó tiêu biên độ vào một phản ứng mà nhựa không phân cực không bao giờ bắt đầu, vô hình trong đánh giá chất lượng và tốn kém đến năm thứ mười lăm.

POE: ba thắng lợi và ba hóa đơn

POE là một copolymer của ethylene và một alpha-olefin, thường là octene, và chuỗi của nó không mang nhóm este. Mọi thứ khác đều theo từ đó.

Lợi ích là trực tiếp. Không có este nghĩa là không có axit axetic, vì vậy ăn mòn đường mạch mất đi nhiên liệu của nó. Độ truyền hơi nước đạt khoảng 3 g/m²·24h. Điện trở suất khối cao hơn EVA từ một đến hai bậc độ lớn, đó là cách nó ngăn chặn PID: điện trường đẩy các ion natri ra khỏi kính về phía pin, và một chất cách điện tốt hơn làm chậm sự dịch chuyển đó, do đó tổn thất đến muộn hơn và nông hơn. Một lợi ích thứ tư ít được chú ý là độ đàn hồi ở nhiệt độ thấp. EVA cứng lại rõ rệt ở khoảng âm 20 °C trong khi POE giữ được nhiều khả năng đệm hơn.

Chúng tôi xác minh biên độ cách ly này trên các mô-đun đã lắp ráp bằng cách đo điện trở cách điện và dòng rò dưới điện áp, kiểm tra xem liệu sự chênh lệch một đến hai bậc độ lớn đó có ngăn dòng điện chạy qua giao diện kính-pin hay không.

Cái giá phải trả nằm ở dây chuyền. Tính không phân cực khiến POE trở thành môi trường kém cho các phụ gia mà một màng cần, vì vậy chúng kém tương thích hơn và dễ bị nổi lên bề mặt hơn. Độ bám dính với kính phải được tái tạo thông qua công thức thay vì kế thừa từ nhựa. Quá trình ép mất nhiều thời gian hơn và cửa sổ hẹp hơn, nghĩa là pin dễ dịch chuyển và trượt nhiều hơn trước khi màng đông kết, và nguồn cung nhựa đã tập trung vào một số nhà sản xuất nước ngoài.

Hồ sơ đó chỉ ra các sản phẩm loại n kính-kính, nơi các giới hạn về PID, nước và ăn mòn là khắt khe nhất, và tránh xa mô-đun một kính giá rẻ.

Tại sao EPE là một sự thỏa hiệp, không phải một tổng thể

EPE là một màng ba lớp đồng đùn: lớp ngoài EVA, lõi POE. Các lớp ngoài liên kết và chảy, lõi chặn nước và ion. Đó là câu trả lời hiển nhiên cho "EVA ép tốt và POE chặn tốt", và câu đó thường là nơi lý luận dừng lại.

Một màng ba lớp không phải là hai màng cộng lại. Có ba thứ tồn tại trong nó mà không tồn tại trong cả hai sản phẩm một lớp: liên kết giữa lớp ngoài và lõi, tỷ lệ độ dày giữa các lớp, và sự di chuyển của phụ gia qua ranh giới đó. Nếu tỷ lệ sai, lõi mỏng hơn rào cản mà bạn tưởng đã mua. Nếu liên kết giữa các lớp sai, bạn đã tạo ra một mặt phẳng tách lớp, biểu hiện như một lỗi hiện trường dễ nhận biết: các khoảng trống hình đường chạy theo các hàng ribbon. Và các lớp ngoài vẫn là EVA, vì vậy EPE vẫn giải phóng một ít axit, ít hơn màng EVA hoàn toàn và nhiều hơn POE nguyên chất.

Điều nó mang lại là hiệu suất của POE với một phần nhỏ hàm lượng POE, đó là lý do nó tiếp cận các mô-đun TOPCon kính-kính nhanh hơn POE nguyên chất: một lập luận về nguồn cung và chi phí cũng như về vật lý.

EVA trắng giải quyết chính xác một vấn đề

EVA trắng là EVA được nạp chất độn trắng, thường là titan dioxide, và nó chỉ thuộc về mặt sau. Ánh sáng đi qua giữa các pin, hoặc giữa mép pin và khung, nếu không sẽ đến tấm nền và bị mất. Một màng trắng tán xạ nó trở lại, một phần phản xạ khỏi kính bên trong, và một phần quay về pin. Công suất mặt trước tăng lên, với mức tăng được quyết định bởi diện tích khe hở chứ không phải bởi màng.

Cái giá là về cấu trúc chứ không phải hóa học. Màng trắng không trong suốt, vì vậy mô-đun hai mặt không thể dùng nó ở mặt sau. Rồi có vấn đề tràn: trong quá trình ép, màng trắng chảy và có thể leo qua mép pin, trong trường hợp xấu là lên mặt trước, vừa gây che bóng vừa là lỗi thẩm mỹ cùng lúc. Câu trả lời của ngành là màng trắng đã liên kết trước, được đóng rắn một phần tại nhà máy màng để nó chảy ít hơn trong máy ép, đánh đổi độ chảy lấy vị trí.

Màng chuyển đổi trả lời một câu hỏi khác

Mọi thứ ở trên là về nước, ion, axit và ứng suất. Ánh sáng tử ngoại là một trục riêng, và mặt trước của pin TOPCon loại n nhạy cảm với nó hơn sản phẩm loại p mà nó thay thế. Câu trả lời cũ là một chất hấp thụ UV cắt UV trước khi nó đến pin, bảo vệ pin và loại bỏ các photon mà mô-đun có thể đã chuyển đổi.

A màng chuyển đổi chọn con đường khác: hấp thụ UV và phát lại nó trong dải khả kiến nơi pin phản hồi. Liệu đó có phải là một sự đánh đổi tốt hay không là câu hỏi về độ tin cậy trước khi là câu hỏi về hiệu suất, bởi vì chất đó phải tồn tại qua cùng 25 năm ánh sáng và nhiệt ẩm như nhựa xung quanh nó, và sự phân hủy của nó là một chế độ hỏng chưa từng tồn tại trước đây.

Tính hai mặt quyết định mặt nào dùng màng nào

Một mô-đun hai mặt cần mặt sau trong suốt, vì vậy màng mặt sau không thể là màu trắng, và điều đó loại bỏ sản phẩm tồn tại thuần túy để thu hồi ánh sáng từ các khe hở. Còn lại là lựa chọn giữa EVA, POE và EPE trên cơ sở rào cản và PID. Đó là cơ chế đằng sau sự dịch chuyển thị trường: theo các số liệu dựa trên CPIA, họ POE đã đi từ khoảng 23 % thị trường Trung Quốc năm 2021 lên khoảng 35 % năm 2022 và khoảng 41 % năm 2024.

Cấu trúc cũng thay đổi đường đi của nước, và điều này dễ bị bỏ qua khi một bảng vật tư được sao chép. Một mô-đun một kính nhận phần lớn nước qua tấm nền, vì vậy màng và tấm nền chia sẻ nhiệm vụ rào cản. Với kính ở cả hai mặt, gioăng mép trở thành tuyến đầu, điều này đưa keo dán khung vào cùng cuộc thảo luận với chất đóng gói.

Năm câu hỏi cho nhà cung cấp màng

Cuộc thảo luận về thông số kỹ thuật thường là về một con số trên bảng dữ liệu và hiếm khi về phép thử đằng sau nó. Đây là năm điều chúng tôi sẽ yêu cầu bằng văn bản.

Trong các quy trình thử nghiệm của chúng tôi, chúng tôi yêu cầu đo hipot, điện trở cách điện và rò rỉ ướt trên các tấm ép hoàn thiện để xác nhận rằng chất đóng gói được chọn ngăn ngừa đánh thủng điện môi dưới điện áp hệ thống vận hành.

• Tốc độ truyền hơi nước: ở nhiệt độ, độ ẩm và độ dày nào, và giá trị được chuẩn hóa về một độ dày tham chiếu hay được ghi ở độ dày như cung cấp.
• Điện trở suất khối: ở nhiệt độ và điện trường nào, bởi vì giá trị thay đổi theo bậc độ lớn trong phạm vi mà một mô-đun trải qua.
• Giải phóng axit: liệu nhà cung cấp có báo cáo sự tiến triển của axetat hay chỉ là sự thay đổi pH, và sau bao nhiêu giờ trong điều kiện nóng ẩm.
• Duy trì độ bền bóc tách: giá trị ban đầu cộng với độ duy trì sau khi chịu nóng ẩm và sau UV, được báo cáo riêng, vì một màng có thể đạt một chỉ tiêu và không đạt chỉ tiêu kia.
• Cửa sổ ép màng: chiều rộng của nó tính bằng giây và độ, mục tiêu đóng rắn được khuyến nghị, và liệu màng có chịu được lần ép thứ hai mà quá trình làm lại yêu cầu hay không.

Sau đó là một câu hỏi nằm ngoài bảng dữ liệu. Thay đổi loại màng, độ dày hoặc nhà cung cấp khiến mô-đun trở thành một sản phẩm đã thay đổi theo quan điểm của các tiêu chuẩn chứng nhận, và việc các tế bào không thay đổi không phải là một lập luận; IEC TS 62915 trình bày những gì một thay đổi vật liệu buộc bạn phải kiểm tra lại, và đọc trước khi thay đổi thì rẻ hơn đọc sau. Liệu màng có chạy trên máy ép laminate hiện có của bạn hay không là câu hỏi thứ hai.

Những con số này đến từ đâu

Năm nhiệm vụ và các dấu hiệu hỏng hóc của chúng, mô-đun 2382 x 1134 mm với khoảng 5,4 m² màng qua hai lớp và 2,2 đến 2,7 kg, con số 10 triệu m² mỗi GW, tỷ lệ 3 đến 4 % chi phí mô-đun, tốc độ 25 và 3 g/m²·24h, khoảng cách điện trở suất từ một đến hai bậc, hàm lượng vinyl axetat 28 đến 33 %, các giá trị giãn nở của thủy tinh khoảng 9, đồng khoảng 17 và silicon khoảng 3 ppm/K, tế bào 130 µm, và mọi thị phần ở đây đều đến từ hai bài viết tiếng Trung trong một loạt bài về vật liệu quang điện, một bài về những gì màng làm và một bài về họ màng. Cả hai đều là tài liệu dành cho người thực hành, và cả hai đều ghi chú các số liệu của mình là giá trị công bố phổ biến chứ không phải đo lường của một sản phẩm cụ thể.

Ba con số cần được lưu ý. Tỷ lệ chi phí là 3 đến 4 % trong bài viết đầu tiên và 4 đến 7 % theo các cách tính khác, vì vậy hãy coi đó là một khoảng phụ thuộc vào giai đoạn và vào những gì được tính. Cấu trúc thị trường năm 2024 được báo cáo hai lần và hai báo cáo không khớp nhau: một báo cáo đặt EVA trong suốt gần bốn phần mười, EPE gần ba phần mười, còn EVA trắng và POE mỗi loại chỉ hơn một phần mười, trong khi một báo cáo khác đặt EVA trong suốt ở 41,6 %, EPE ở 37,0 % và POE nguyên chất gần 13,2 %. Hai tổ chức, hai định nghĩa, vì vậy hãy nắm xu hướng chứ không phải mức độ: thị phần EVA đang giảm còn họ POE thì không. Và con số 2,70 m² mỗi mặt là phép tính trên kích thước mô-đun, không phải màng được đo.

Bảng tra ngược là do chúng tôi xây dựng, không phải một kết quả đã công bố. Việc ghép một chế độ hỏng hóc với một loại màng xuất phát từ các cơ chế mà các nguồn mô tả, nhưng việc xếp hạng hỏng hóc nào bạn nên lo sợ trước tiên là một phán đoán về sản phẩm, khí hậu và điện áp hệ thống của bạn, và không ai đo lường điều đó. Cửa sổ ép màng và các quan sát về nguồn cung đến từ kinh nghiệm dây chuyền; các con số về truyền qua, điện trở suất, giãn nở và thị trường là của các nguồn.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: POE có luôn vượt trội EVA về độ tin cậy không?

Không. Nó thắng về nước, ion và axit nhưng đánh đổi bằng cửa sổ quy trình và biên độ bám dính. Trên một mô-đun kính đơn trong khí hậu ôn hòa, với độ duy trì bóc tách vẫn giữ sau khi chịu nóng ẩm, các điểm yếu của EVA có thể không bao giờ bị bộc lộ.

Hỏi: Tại sao tốc độ truyền hơi nước là con số mọi người trích dẫn đầu tiên?

Bởi vì nó dự đoán hai hỏng hóc cùng lúc: nước đến nhanh đến mức nào để thúc đẩy thủy phân, và các ion di chuyển dễ dàng ra sao dưới tác động hiện trường. Không có chất đóng gói nào ngăn được nước; nó chỉ định ra tốc độ.

Hỏi: Chênh lệch tám lần về truyền qua có phải là chênh lệch tám lần về tuổi thọ không?

Không. Tốc độ đến chỉ là một số hạng trong một chuỗi còn bao gồm nhiệt độ, điện áp hệ thống, niêm phong cạnh và axit mà chính màng giải phóng. Hãy coi đó là một thứ hạng, không phải một hệ số nhân cho số năm.

Hỏi: Có thể chỉ định EPE như thể nó là POE không?

Chỉ khi bạn chỉ định phần lõi. Hãy yêu cầu dữ liệu về tỷ lệ lớp, độ bền bóc tách giữa các lớp và sự di chuyển của phụ gia. Hai màng EPE có cùng tổng độ dày nhưng lõi khác nhau là hai sản phẩm khác nhau.

Hỏi: PID liên quan gì đến điện trở suất khối?

Điện trường đẩy các ion natri từ thủy tinh về phía tế bào, và một chất cách điện tốt hơn làm chậm sự trôi dạt đó, nên tổn thất đến muộn hơn và nông hơn. Dòng rò ở điện áp cộng với nóng ẩm dưới phân cực là cách bạn kiểm tra nó sau khi lão hóa.

Hỏi: Khi nào EVA trắng đáng để chịu rắc rối trong quy trình?

Trên một mô-đun một mặt nơi công suất mặt trước là con số bạn bán. Lợi ích là thật và bị giới hạn bởi diện tích khe hở, nên nó thu nhỏ lại khi tế bào lớn hơn và khe hở hẹp lại.

Hỏi: Một màng chuyển đổi có thay đổi các chế độ hỏng hóc ở trên không?

Nó thêm một chế độ và loại bỏ một phần của chế độ khác. Độ ổn định của tác nhân chuyển đổi trở thành một con đường lão hóa mới với đường cong suy giảm riêng, và tải UV lên tế bào và màng mặt trước giảm, đó là lý do nó được thảo luận trên các tế bào loại n.

Hỏi: Chúng ta kiểm tra gì trước tiên nếu các mô-đun bị bong tróc dọc theo các dải ribbon?

Là màng hay quy trình. Các lỗ hổng chạy theo các hàng ribbon có thể đến từ hơi ẩm trong màng, tốc độ gia nhiệt làm đông đặc cạnh trước khi đông đặc tâm, hoặc mức chân không để lại không khí tại thanh cái. Loại màng định ra rủi ro; công thức quyết định ngày xảy ra.

Suy nghĩ cuối cùng

Chất đóng gói là một tập hợp các đánh đổi, và tên một loại màng là cách kém để ghi nhớ chúng. Hãy viết ra những hỏng hóc mà sản phẩm và địa điểm của bạn có thể chịu đựng, xếp hạng chúng, mua loại màng che phủ hai loại hàng đầu, và tính giá phần còn lại vào bảo hành. Vật liệu chiếm 3 đến 4 % chi phí mô-đun, bảo hành kéo dài 25 năm, và tấm laminate không thể sửa chữa. Tỷ lệ đó là lý do quyết định này xứng đáng có một bảng chứ không phải một thói quen.

OOITech cung cấp dòng máy kiểm tra an toàn PV tổng hợp CHT9980A và CHT9981A, tích hợp kiểm tra hipot, điện trở cách điện, thông mạch đất và kiểm tra rò ướt vào một trạm cho chứng nhận mô-đun và kiểm soát chất lượng trực tuyến. Gửi chồng mô-đun, bảng kê vật tư hoặc mẫu thử của bạn đến đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để đánh giá hiệu suất cách ly chất đóng gói và biên độ công thức của bạn.