什么是光伏焊带?
光伏焊带又称镀锡铜带或涂锡铜带,是光伏组件的重要组成部分,用于光伏电池封装中的连接。光伏焊带产品的原材料主要为铜和锡合金,由基材和表面涂层构成。
光伏焊带将由光能转换在硅片上的电能引出,输送到电设备,发挥导电聚电的重要作用,以提升光伏组件的输出电压和功率。
光伏焊带是太阳能晶硅电池片焊接过程中的重要材料,其品质优劣直接影响太阳能晶硅电池片的电流收集效率,进而影响光伏组件功率和光伏发电系统效率。
宇邦新材高功率焊带
光伏焊带产业及成本构成
光伏焊带行业是光伏产业链中的一部分,其上游主要包括铜、锡合金和助焊剂等供应商,下游客户主要是光伏组件制造企业。
上游主要原材料为铜材、锡合金以及助焊剂,其中铜材和锡合金成本占焊带产品比重高达90%以上。
光伏焊带铜基材本身没有良好的焊接性能,锡合金层的主要作用是让光伏焊带满足可焊性,并且将光伏焊带牢固地焊接在电池片的主栅线上,从而起到良好的电流导流作用。光伏焊带的性能不仅会影响光伏组件中由光生伏特效应所产生电流的收集和传导效率,而且对光伏组件的服役寿命也有至关重要的影响。
光伏焊带的分类
光伏焊带分为互联焊带和汇流焊带两大类。
根据使用方式的不同,互连焊带和汇流焊带产品可细分有轴装、盘装等品种。
图片来源:宇邦新材
根据使用领域及材料的不同,互连焊带与汇流焊带又可进一步细分如下:
光伏焊带衡量标准
屈服强度
屈服强度指的是金属材料在受到外力发生屈服现象时的屈服极限,大于此极限的外力作用,将会使该金属材料弯曲后无法恢复。从焊带的屈服强度对组件产品的影响来看,若焊带屈服强度
同心度
同心度指的是插芯内径距离整个圆心的偏移程度,就MBB焊带而言,即铜丝圆心与焊带圆心的偏移程度,其主要取决于涂层厚度的均匀程度。同心度是圆柱形工件的一项重要技术指标,直接影响着工件的配合精度和使用情况。焊带的同心度越低(即圆心偏移程度越高),组件焊接过程中的虚焊风险越高,虚焊组件在发电时容易产生热斑效应(局部因电流过大导致发热明显),导致组件烧毁而报废。同心度的标准参数为≥40%。
锡层厚度
锡层厚度指的是涂覆于铜材外层锡料的厚度,即锡料表面距离铜材的距离。一般情况下,若锡层厚度过薄,组件容易出现虚焊情况,而锡层厚度过厚,则会产生锡珠或堆锡,影响组件外观,同时导致组件隐裂的风险上升,更严重可能导致碎片。不同产品的锡层厚度标准值不同,对于产品锡层厚度的标准参数为标准值±5μm,即允许有±5μm的误差值。
可焊性
可焊性指的是涂锡焊带经焊接后,涂层与基体材料应该结合牢固、不分层,焊接处无异色。可焊性较差焊带在焊接过程中会导致组件产生虚焊或者过焊的现象,该等问题都会加速组件功率的衰减,影响组件良品率及发电性能。使用有铅焊料的MBB焊带与电池片之间的平均剥离强度≥1.0N/mm,有效焊接面积≥焊接面积的2/3。
光伏焊带常见故障分析
1、焊带偏移
光伏电池片焊带偏移会影响电流正常通过,引起组件功率衰减。在光伏电池板的生产过程中,因焊接工艺波动以及焊条的氧化等不可控因素,会导致光伏电池板出现各种缺陷,焊带偏移就是其中之一。
焊带偏移会影响电流正常通过,引起组件功率衰减。现有的光伏电池板的焊带检测主要靠人工在生产过程中抽样检测来完成。
所以作业人员在平常作业中,应当牢记焊带变形异常的互连条不能使用,并且一定要摆正焊接条,进而才开始进行焊接,确保焊带平直,完全覆盖电池片的焊接印刷线,避免造成露白现象。
2、虚焊
光伏电池片虚焊是电池片上的焊带未能焊接在电池片主栅线上,导致一小块电池片单元不能接触导电,从而形成断路现象。
电池串在直视情况下不容易观察到虚焊的现象,需要轻微有个角度偏差,更容易观察到电池片虚焊的异常。
通过EL设备检测电池片,出现一条沿主栅方向对称性的发暗区域,就是属于虚焊的现象。
电池片焊接时焊接温度过低、加热时间不够、助焊剂浓度不够、压针脱落、顶针卡滞、焊带锡层太薄、电池片银浆不匹配等因素,都可能会造成虚焊。
3、过焊
光伏电池片过焊是焊带上的锡融化后,与主栅银浆形成锡银合金,导致该区域电阻过高的现象。
电池片过焊时,可以看到银浆发黑,或者脱晶严重,焊盘点上如果有锡印,但焊带未与电池片可靠接触,这表明焊带上的锡层已熔化。用EL检测到发照区域成矩形状,并与主栅线相连,属于过焊现象。
造成电池片过焊的主要原因是焊接时温度过高、加热时间太长、冷却时间短。如果焊头位置过低、焊台温度设定太高也会造成电池片过焊。
光伏焊带代表企业
在光伏焊带市场上,具有一定技术研发实力、产品质量优势、规模生产能力的企业,主要有宇邦新材、同享科技、泰力松、威腾电气、太仓巨仁、赛历新材料、太阳集团等。
宇邦新材
苏州宇邦新型材料股份有限公司创建于2002年8月。公司在退火涂锡收线一体化、铜带热处理、增强焊料流动性的配方技术、增强焊料抗氧化抗腐蚀性能的配方技术等方面达到国内或国际先进水平。公司目前拥有专利91项,其中发明专利14项,另有已受理专利18项。
同享科技
同享(苏州)电子材料科技股份公司成立于2010年11月10日,2021年11月15日,公司成为全国首批北京证券交易所上市公司。
同享科技是一家专注于高性能光伏焊带研发、生产、销售的高新技术企业,主要产品包括互连焊带和汇流焊带。凭借扎实的核心技术实力和对产品质量的严格控制,公司已同多个全球排名前十的光伏组件厂商形成了稳定合作关系。公司在行业内综合实力表现优良,未来随着公司业务的逐步扎实扩张,行业市场地位将得到进一步提升。
泰力松
西安泰力松新材料股份有限公司成立于2011年6月,是陕西省国资委系统陕西电子信息集团旗下西北机器有限公司控股企业,公司专注于新能源和新材料产品研发、生产、销售及配套核心工艺设备设计开发,是新能源细分领域主要技术创新者及供应者。
旗下创建有宝鸡、江苏两大生产基地,拥有光伏焊带、漆包铜扁线等多系产品,主要应用于光伏新能源及通用电子领域。
威腾电气
威腾电气集团股份有限公司涵盖配电设备、光伏新材、储能系统三大业务,致力于为新能源、工业制造、电力电网、数据通讯、轨道交通、商业地产等行业客户提供优质的产品、解决方案、能源管理和运维服务。
威腾电气集团现有三大事业部,包括配电系统事业部、光伏新材事业部、储能事业部。光伏新材事业部,主要从事光伏焊带及铝合金边框等产品的研发、生产和销售,至今已形成丰富的产品矩阵,包括SMBB焊带、黑色汇流带、低温焊带等。
太仓巨仁
太仓巨仁是一家专注于光伏焊带及光伏元器件研发、生产、销售于一体的业内知名企业。公司设有太仓巨仁光伏材料有限公司、宿州巨仁光伏材料有限公司两个生产基地和太仓巨仁国际贸易有限公司,目前光伏焊带的产能达到50GW/年。
赛历新材料
苏州赛历新材料科技股份有限公司是阿特斯控股的专业生产太阳能光伏组件用互联光伏焊带和汇流光伏焊带的高新技术企业。公司坐落在苏州常熟市辛庄镇光华工业园区。汇流焊带、互联焊带生产能力达到6000吨以上/年。
太阳集团
江苏太阳集团成立于1992年,是一家专注光伏材料的龙头企业。其生产基地及子公司遍布江苏、上海、陕西、东南亚等地区。凭借30年来对材料共性的不断探索和创新,形成以金刚线、银浆、焊带为核心的光伏材料一体化布局。同时公司不断延伸优化全产业链发展,旗下电池、组件、电站开发、EPC总承包等业务形成梯队效应,并成功将业务领域拓展到半导体行业。
光伏焊带发展主要趋势
MBB到SMBB是组件技术迭代的方向,核心原因是可以提效降本。超级多主栅技术(SMBB)是指主栅数量为12及以上的新型组件技术。SMBB焊带最明显的特征:其内径变小,通常小于0.30mm。SMBB焊带工艺提供了更细的焊带和更低的每瓦单价成本,一方面增强了焊接强度;另一方面降低了银浆耗量。
随着电池片技术从PERC向TOPCon、HJT、XBC演进,SMBB焊带、0BB焊带、XBC焊带等新型光伏焊带有望持续放量,替代MBB焊带和分段异形焊带。以1GW光伏组件需要焊带500吨计算,预计到2025年,焊带总需求量将达到35万吨,对应市场规模达到300亿元。
内容资料参考来源:宇邦新材、华经产业研究院、能课堂、同享科技、江苏太阳集团等
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