什么是光伏焊帶?
光伏焊帶又稱鍍錫銅帶或涂錫銅帶,是光伏組件的重要組成部分,用于光伏電池封裝中的連接。光伏焊帶產品的原材料主要為銅和錫合金,由基材和表面涂層構成。
光伏焊帶將由光能轉換在硅片上的電能引出,輸送到電設備,發揮導電聚電的重要作用,以提升光伏組件的輸出電壓和功率。
光伏焊帶是太陽能晶硅電池片焊接過程中的重要材料,其品質優劣直接影響太陽能晶硅電池片的電流收集效率,進而影響光伏組件功率和光伏發電系統效率。
宇邦新材高功率焊帶
光伏焊帶產業及成本構成
光伏焊帶行業是光伏產業鏈中的一部分,其上游主要包括銅、錫合金和助焊劑等供應商,下游客戶主要是光伏組件制造企業。
上游主要原材料為銅材、錫合金以及助焊劑,其中銅材和錫合金成本占焊帶產品比重高達90%以上。
光伏焊帶銅基材本身沒有良好的焊接性能,錫合金層的主要作用是讓光伏焊帶滿足可焊性,并且將光伏焊帶牢固地焊接在電池片的主柵線上,從而起到良好的電流導流作用。光伏焊帶的性能不僅會影響光伏組件中由光生伏特效應所產生電流的收集和傳導效率,而且對光伏組件的服役壽命也有至關重要的影響。
光伏焊帶的分類
光伏焊帶分為互聯焊帶和匯流焊帶兩大類。
根據使用方式的不同,互連焊帶和匯流焊帶產品可細分有軸裝、盤裝等品種。
圖片來源:宇邦新材
根據使用領域及材料的不同,互連焊帶與匯流焊帶又可進一步細分如下:
光伏焊帶衡量標準
屈服強度
屈服強度指的是金屬材料在受到外力發生屈服現象時的屈服極限,大于此極限的外力作用,將會使該金屬材料彎曲后無法恢復。從焊帶的屈服強度對組件產品的影響來看,若焊帶屈服強度
同心度
同心度指的是插芯內徑距離整個圓心的偏移程度,就MBB焊帶而言,即銅絲圓心與焊帶圓心的偏移程度,其主要取決于涂層厚度的均勻程度。同心度是圓柱形工件的一項重要技術指標,直接影響著工件的配合精度和使用情況。焊帶的同心度越低(即圓心偏移程度越高),組件焊接過程中的虛焊風險越高,虛焊組件在發電時容易產生熱斑效應(局部因電流過大導致發熱明顯),導致組件燒毀而報廢。同心度的標準參數為≥40%。
錫層厚度
錫層厚度指的是涂覆于銅材外層錫料的厚度,即錫料表面距離銅材的距離。一般情況下,若錫層厚度過薄,組件容易出現虛焊情況,而錫層厚度過厚,則會產生錫珠或堆錫,影響組件外觀,同時導致組件隱裂的風險上升,更嚴重可能導致碎片。不同產品的錫層厚度標準值不同,對于產品錫層厚度的標準參數為標準值±5μm,即允許有±5μm的誤差值。
可焊性
可焊性指的是涂錫焊帶經焊接后,涂層與基體材料應該結合牢固、不分層,焊接處無異色。可焊性較差焊帶在焊接過程中會導致組件產生虛焊或者過焊的現象,該等問題都會加速組件功率的衰減,影響組件良品率及發電性能。使用有鉛焊料的MBB焊帶與電池片之間的平均剝離強度≥1.0N/mm,有效焊接面積≥焊接面積的2/3。
光伏焊帶常見故障分析
1、焊帶偏移
光伏電池片焊帶偏移會影響電流正常通過,引起組件功率衰減。在光伏電池板的生產過程中,因焊接工藝波動以及焊條的氧化等不可控因素,會導致光伏電池板出現各種缺陷,焊帶偏移就是其中之一。
焊帶偏移會影響電流正常通過,引起組件功率衰減。現有的光伏電池板的焊帶檢測主要靠人工在生產過程中抽樣檢測來完成。
所以作業人員在平常作業中,應當牢記焊帶變形異常的互連條不能使用,并且一定要擺正焊接條,進而才開始進行焊接,確保焊帶平直,完全覆蓋電池片的焊接印刷線,避免造成露白現象。
2、虛焊
光伏電池片虛焊是電池片上的焊帶未能焊接在電池片主柵線上,導致一小塊電池片單元不能接觸導電,從而形成斷路現象。
電池串在直視情況下不容易觀察到虛焊的現象,需要輕微有個角度偏差,更容易觀察到電池片虛焊的異常。
通過EL設備檢測電池片,出現一條沿主柵方向對稱性的發暗區域,就是屬于虛焊的現象。
電池片焊接時焊接溫度過低、加熱時間不夠、助焊劑濃度不夠、壓針脫落、頂針卡滯、焊帶錫層太薄、電池片銀漿不匹配等因素,都可能會造成虛焊。
3、過焊
光伏電池片過焊是焊帶上的錫融化后,與主柵銀漿形成錫銀合金,導致該區域電阻過高的現象。
電池片過焊時,可以看到銀漿發黑,或者脫晶嚴重,焊盤點上如果有錫印,但焊帶未與電池片可靠接觸,這表明焊帶上的錫層已熔化。用EL檢測到發照區域成矩形狀,并與主柵線相連,屬于過焊現象。
造成電池片過焊的主要原因是焊接時溫度過高、加熱時間太長、冷卻時間短。如果焊頭位置過低、焊臺溫度設定太高也會造成電池片過焊。
光伏焊帶代表企業
在光伏焊帶市場上,具有一定技術研發實力、產品質量優勢、規模生產能力的企業,主要有宇邦新材、同享科技、泰力松、威騰電氣、太倉巨仁、賽歷新材料、太陽集團等。
宇邦新材
蘇州宇邦新型材料股份有限公司創建于2002年8月。公司在退火涂錫收線一體化、銅帶熱處理、增強焊料流動性的配方技術、增強焊料抗氧化抗腐蝕性能的配方技術等方面達到國內或國際先進水平。公司目前擁有專利91項,其中發明專利14項,另有已受理專利18項。
同享科技
同享(蘇州)電子材料科技股份公司成立于2010年11月10日,2021年11月15日,公司成為全國首批北京證券交易所上市公司。
同享科技是一家專注于高性能光伏焊帶研發、生產、銷售的高新技術企業,主要產品包括互連焊帶和匯流焊帶。憑借扎實的核心技術實力和對產品質量的嚴格控制,公司已同多個全球排名前十的光伏組件廠商形成了穩定合作關系。公司在行業內綜合實力表現優良,未來隨著公司業務的逐步扎實擴張,行業市場地位將得到進一步提升。
泰力松
西安泰力松新材料股份有限公司成立于2011年6月,是陜西省國資委系統陜西電子信息集團旗下西北機器有限公司控股企業,公司專注于新能源和新材料產品研發、生產、銷售及配套核心工藝設備設計開發,是新能源細分領域主要技術創新者及供應者。
旗下創建有寶雞、江蘇兩大生產基地,擁有光伏焊帶、漆包銅扁線等多系產品,主要應用于光伏新能源及通用電子領域。
威騰電氣
威騰電氣集團股份有限公司涵蓋配電設備、光伏新材、儲能系統三大業務,致力于為新能源、工業制造、電力電網、數據通訊、軌道交通、商業地產等行業客戶提供優質的產品、解決方案、能源管理和運維服務。
威騰電氣集團現有三大事業部,包括配電系統事業部、光伏新材事業部、儲能事業部。光伏新材事業部,主要從事光伏焊帶及鋁合金邊框等產品的研發、生產和銷售,至今已形成豐富的產品矩陣,包括SMBB焊帶、黑色匯流帶、低溫焊帶等。
太倉巨仁
太倉巨仁是一家專注于光伏焊帶及光伏元器件研發、生產、銷售于一體的業內知名企業。公司設有太倉巨仁光伏材料有限公司、宿州巨仁光伏材料有限公司兩個生產基地和太倉巨仁國際貿易有限公司,目前光伏焊帶的產能達到50GW/年。
賽歷新材料
蘇州賽歷新材料科技股份有限公司是阿特斯控股的專業生產太陽能光伏組件用互聯光伏焊帶和匯流光伏焊帶的高新技術企業。公司坐落在蘇州常熟市辛莊鎮光華工業園區。匯流焊帶、互聯焊帶生產能力達到6000噸以上/年。
太陽集團
江蘇太陽集團成立于1992年,是一家專注光伏材料的龍頭企業。其生產基地及子公司遍布江蘇、上海、陜西、東南亞等地區。憑借30年來對材料共性的不斷探索和創新,形成以金剛線、銀漿、焊帶為核心的光伏材料一體化布局。同時公司不斷延伸優化全產業鏈發展,旗下電池、組件、電站開發、EPC總承包等業務形成梯隊效應,并成功將業務領域拓展到半導體行業。
光伏焊帶發展主要趨勢
MBB到SMBB是組件技術迭代的方向,核心原因是可以提效降本。超級多主柵技術(SMBB)是指主柵數量為12及以上的新型組件技術。SMBB焊帶最明顯的特征:其內徑變小,通常小于0.30mm。SMBB焊帶工藝提供了更細的焊帶和更低的每瓦單價成本,一方面增強了焊接強度;另一方面降低了銀漿耗量。
隨著電池片技術從PERC向TOPCon、HJT、XBC演進,SMBB焊帶、0BB焊帶、XBC焊帶等新型光伏焊帶有望持續放量,替代MBB焊帶和分段異形焊帶。以1GW光伏組件需要焊帶500噸計算,預計到2025年,焊帶總需求量將達到35萬噸,對應市場規模達到300億元。
內容資料參考來源:宇邦新材、華經產業研究院、能課堂、同享科技、江蘇太陽集團等