光伏组件塑料选材小议(05,2023)

从二呆接触PV junction box, connector,如今大约有15年。因为并不是一直“近距离肉搏”,最多算个“参与感”,故以下的观点或有深度不够,或不及时,仅供参考。

1)接线盒(junction box)

接线盒从大变小,特别是灌胶后,整体上,对塑料件性能的要求降下来,或者说,PPE材质塑料接线盒安装后出故障(也就是开裂)的比率会下降。业内基本认可了m-PPE(改性聚苯醚)的解决方案,除了优异的5VA,f1,低吸水,介电性能;其主力玩家,如S家PX9,A家5X的产品价格很低是重要原因。本身HDT125C的PPE,其PPE粉的含量并不低,还需要UL,TUV认证,只适合一定规模以上的玩家参与,和电池模组同理。

这时,我们问问,为什么价格放得这么低?

可以想象的是,客户端、国内PPE同行、S家给出的答案是不一样的。

2)连接器 (connector)

光伏连接器是连接器行业一个较小的市场分支,一直活跃的是M品牌。其结果就是大致的几何结构固定下来了,公母相配。材料也跟着向上套。

目前,选材上,大致有3个流派。

(中神)S家:

用硅PC解决方案,典型牌号EX9曾经是一度的标杆,各项性能优异,特别是低温抗冲性能。由于硅PC的出身,Si-C键更灵活,故之,较普通PC的双85,耐化学都有提升。

连接器从1000V提高到1500V后,“印钞机”EX9的好日子面临巨大的挑战。PC基材做到CTI0、1级别是很难的。爬电距离大致固定后,客户不会多用料把产品形状做大。

这里还有几个小背景,对我们理解选材的路线有所帮助。

S家同期也是PPE最大的供应商,其用于接线盒的PX9,最开始也用在connector上,但是PPE先天太脆,很容易在connector“触角”的根部断裂。

CTI 0级是600V条件下的测试。600V高电压下,去“短路”塑料件,表层容易形成“碳化层”,从而保护内层的塑料不被融化,也就不会击穿。

测试电压低下来后,这个“碳层”不一定能形成,变成了“本尊原位测试“。

所以,能过CTI 0,不一定能过CTI1,CT2。也就是说,能过高电压的,若按顺序递增,在中、低电压区域不一定能过。

PC,PPE,PBT等等,都会遇到这个现象。

几经折腾后,S家也出了几个PX9的后续版本来应对上升的需求,时移事异议,静待花开吧。

(东邪)A家:

A家没有PC矿,用了自家有的PPE(聚苯醚)矿,典型牌号是PVX。

CTI,耐水解,f1,FR都没有问题。

未增强的PPE制件有一定的开裂倾向,包括化学开裂和内应力开裂。

没有遇到PPE开裂的客户,不是PPE大客户。

开裂解决不好,会引起“团灭“。

PPE开裂的过程,可大致理解为高分子链解缠的过程。注塑是压力成型,从粘流态直接加压力、冷却到玻璃态,或高弹态,这时非结晶的PPE分子链处于一个亚稳状态,像“一个个小弹簧”一样,有个要“释放”的趋势;同时受到范德华力的约束,两个作用力同时在时间轴上”角力“。

某些化学溶剂小分子,可以部分溶解,或者可以理解成“钻到”大分子之间,加速高分子链解缠,内应力开裂。

玻纤像订书机钉子一样,连接了可能开裂的两端,起到了缓解作用。

实际生产中,可以通过模具设计(如均匀受力),模温优化(如85C),减少化学溶剂接触(如轻质油)来大幅降低开裂问题;

也可通过某些化学溶剂测试,或高低温循环来检测和验证潜在开裂点。

通过光学显微镜来观察开裂区域,来判断内应力开裂(如“鱼眼”),化学开裂(侵蚀,细小纹)等,也可以用SEM,微DSC来进一步观察和验证。

二呆的观点,PPE的开裂是可防可测的。

比如模具温度,PPE 20GF在单一条件变化下(65-120C),展现出韧性的显著提高。另一个实验,在某个工艺条件下,PPE管材可以达到PE管材的冲击效果,也就是铁锤砸不裂。

这些know-how现在一两分钟就可以说说完,当年可是花了近2年的时间才搞明白,真金白银和血汗砸出来的结果。

容易实操的方法,或可以从优化PPE的配方上入手。对于connector,现有PPE某些性能是过盈,over spec。可以采取混入某些结构的聚烯烃类,来“留出空间“给PPE分子链”舒展“。

这个只是二呆的猜想。

(西毒)B家:

B家没有PC矿,也没有PPE矿,就用了自家有的PA66矿。

干出了一番经天纬地。

PA66先天吸水率高,一开始就注定了干不了box这类的大件。

典型牌号是AX,先从边角市场的螺帽开始。

西毒家的AX改变了大家对PA66的常规认识,它的低温冲击(如-35C)出奇的好。

同时,PA66有着PPE,PC没有的先天优势,就是耐操(不开裂),客户用起来没有价格高之外的忧愁。

西毒家对这个应用采取了国内单一渠道的管理,并在海外完成了终端用户M品牌的spec-in, 确立了江湖地位。在1500V要求兴起后,它越烧越旺。

PA66本身没有基材的限制,很多PA玩家都想试试替代AX。

这个又回到了改性设备和工艺的前端。

AX的compounding设备很特别,也很有含金量,靠着“反向解析“配方,走同样的低组分某阻燃体系,国内目前设备有挑战。

或许可从丰富基材的方法入手。

PA家族庞大,门类众多。

PA本身很容易做出多组分合金,花样也多,互相可以取长补短,实现低温抗冲、低吸水、高阻燃的效果。

以上内容,管中窥豹,多有未详尽之处,且个人偷懒,没有插入产品结构图,也没有表达为何各家只推自有矿种的产品,有兴趣的朋友可以自行搜索。