六年一劍 一位中國(guó)光伏人的使命和榮耀

:光伏作為新能源轉(zhuǎn)型的寵兒，被給予了厚望。近年來(lái)，或許我們更多的聚焦了她的光鮮，而疏忽了她快速成長(zhǎng)中背后的故事。時(shí)代際遇，中國(guó)作為光伏制造大國(guó)，千千萬(wàn)萬(wàn)默默無(wú)聞的光伏制造者儼然成了最得力且有故事的幕后人。

曾就職于天合光能，主管質(zhì)量的副總AnthonyChia先生就是這千千萬(wàn)萬(wàn)的幕后人之一，新加坡華僑，一位入行多年的資深光伏專家，現(xiàn)年逾花甲，但依舊精力充沛。北極星太陽(yáng)能光伏網(wǎng)了解到，在德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)家從事多年電子行業(yè)材料質(zhì)控及測(cè)試工作的他，對(duì)半導(dǎo)體品質(zhì)把控的方法早已爛熟于心。“之前我是不愿意分享給外國(guó)人，要先在中國(guó)做，讓中國(guó)領(lǐng)先，只要領(lǐng)先，我們就能站在前面、有領(lǐng)導(dǎo)地位。”

圖為IEC標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)委員，天合光能前副總AnthonyChia先生與

TA儀器亞洲區(qū)總經(jīng)理FortranHsueh先生及中國(guó)區(qū)副總經(jīng)理董傳波先生合影

“臨危”受命

2006年前后，天合光能等一線光伏組件企業(yè)認(rèn)識(shí)到，傳統(tǒng)組件質(zhì)控方法存在安全隱患、精度不夠、用時(shí)過(guò)長(zhǎng)等種種弊端，僅組件內(nèi)EVA交聯(lián)度的質(zhì)控檢測(cè)就需要12小時(shí)以上。所以，對(duì)于擴(kuò)張期的一線企業(yè)而言，亟需平衡光伏組件的生產(chǎn)效率與質(zhì)量，而傳統(tǒng)的組件質(zhì)量檢測(cè)方法正是制約生產(chǎn)效率的最大障礙之一。AnthonyChia先生正是此年“臨危”受聘于天合光能，來(lái)攻克這一巨大技術(shù)難題。

AnthonyChia先生介紹，在通常情況下，組件在應(yīng)用中產(chǎn)生最多的問(wèn)題便是隱裂、蝸牛紋（snailtrack），而這些問(wèn)題的產(chǎn)生大多與組件內(nèi)EVA交聯(lián)度質(zhì)量控制息息相關(guān)。經(jīng)年累月，交聯(lián)度質(zhì)控較差的EVA很容易受光老化，分解產(chǎn)生醋酸，形成水分子，而水分子正是隱裂和蝸牛紋產(chǎn)生的罪魁禍?zhǔn)?。另一方面，低質(zhì)控的EVA往往韌性不足，很容易在運(yùn)輸或安裝中微裂或破損，而這些部位很容易造成電極及EVA褪色，形成蝸牛紋或閃電紋。

所以，在組件生產(chǎn)中，如何檢測(cè)EVA的質(zhì)量成為了組件品質(zhì)把控的重要環(huán)節(jié)，AnthonyChia先生介紹，交聯(lián)度正是表征EVA質(zhì)量好壞的一個(gè)重要參考量。

傳統(tǒng)的交聯(lián)度測(cè)試方法是采用Gelcontent凝膠法，即將未交聯(lián)的EVA部分溶解于溶劑二甲苯中，并從多孔過(guò)濾管的微孔中帶出，留下已交聯(lián)的EVA不溶部分。由殘留EVA重量的比率進(jìn)行計(jì)算。

AnthonyChia先生表示，傳統(tǒng)二甲苯交聯(lián)度的測(cè)試方法存在種種弊端。首先，二甲苯法測(cè)試的交聯(lián)度只是一個(gè)數(shù)值區(qū)間，并不能精確進(jìn)行表征。對(duì)于交聯(lián)度實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)而言，只要未達(dá)到凝膠點(diǎn)(GelPoint)之前，EVA都會(huì)被溶劑溶解而GelContent=0%；完全交聯(lián)時(shí)GelContent=100%。事實(shí)上真正在凝膠以及稍高于凝膠狀態(tài)下，因?yàn)镋VA與溶劑呈現(xiàn)互相膠著的狀態(tài)，很難用濾網(wǎng)分期清楚，造成的量測(cè)的高度不準(zhǔn)確。而在高度交聯(lián)的情況下，夾雜在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的小部分未交聯(lián)成分，需要很長(zhǎng)的時(shí)間才有機(jī)會(huì)溶出，而這又造成發(fā)生后交聯(lián)的情況而得到偏高凝膠度的數(shù)據(jù)。從而造成“兩頭不準(zhǔn)”!

其次，AnthonyChia先生介紹，二甲苯的測(cè)試結(jié)果需要在12小時(shí)后才能夠獲取，而目前天合等一線廠家一天的產(chǎn)能就達(dá)30MW，所以，如果要保證組件質(zhì)量，這種檢測(cè)方法無(wú)疑會(huì)降低產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

更值得注意的是，二甲苯屬于中等毒性化學(xué)物質(zhì)，百度百科顯示，二甲苯溶劑時(shí)，即強(qiáng)烈刺激食道和胃，并引起嘔吐，還可能引起血性肺炎。與此同時(shí)，二甲苯對(duì)眼及上呼吸道有刺激作用，高濃度時(shí)，對(duì)中樞系統(tǒng)有麻醉作用。長(zhǎng)期接觸有神經(jīng)衰弱綜合癥，女性有可能導(dǎo)致月經(jīng)異常。

“讓我最害怕的是二甲苯會(huì)爆炸，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物后，遇明火、高熱能就會(huì)引起燃燒爆炸。全世界70%的組件制造在中國(guó)，所以，改進(jìn)組件質(zhì)量的檢測(cè)方法刻不容緩。中國(guó)的光伏要做好自己的國(guó)家品牌，組件不僅要生產(chǎn)綠色電力，她的生產(chǎn)過(guò)程也要‘綠色’”AnthonyChia先生對(duì)二甲苯法的危險(xiǎn)性深感憂慮。

用物理法代替化學(xué)法

在2006年到2012年間，AnthonyChia先生受聘于天合光能質(zhì)量副總以來(lái)，一直致力于EVA交聯(lián)度物理測(cè)試方法的研究，以期用物理方法代替危險(xiǎn)的化學(xué)檢測(cè)方法。

AnthonyChia先生介紹到，EVA交聯(lián)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熱量，這樣便可以通過(guò)檢測(cè)樣品本身的熱物理性質(zhì)隨溫度或時(shí)間的變化，來(lái)研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、分子運(yùn)動(dòng)的變化等。所以，可以用DSC（差示掃描量熱儀）記錄EVA在未交聯(lián)和交聯(lián)后加熱時(shí)所放出的熱量之差，間接的測(cè)試出交聯(lián)度。

綜上而言，如何精確的測(cè)定EVA交聯(lián)前后熱量的變化，直接影響到交聯(lián)度換算精度。所以，AnthonyChia先生表示，在測(cè)定儀器合作伙伴選取時(shí)，便進(jìn)行了慎重考量。

圖為天合光能頒給AnthonyChia先生的特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，表彰其對(duì)IECEVA交聯(lián)度DSC法

獲批所作的突出貢獻(xiàn)！

與強(qiáng)者為伍，六年磨一劍

AnthonyChia先生高度評(píng)價(jià)了與TA儀器的完美合作:“經(jīng)過(guò)多家熱分析儀器的對(duì)比，我們最終選擇了TA儀器。之所以選TA儀器，主要是因?yàn)門A儀器熱分析儀的Tzero技術(shù)，是直接以零點(diǎn)為參考，不像其他儀器還需要經(jīng)過(guò)換算，那樣無(wú)疑會(huì)增加誤差。在整個(gè)合作過(guò)程中，TA儀器提供了我們巨大的技術(shù)支持，TA儀器的DSC250（前身Q2000）收集了超過(guò)百萬(wàn)的數(shù)據(jù)，其不僅測(cè)試結(jié)果精確可靠，更有大量與快速的手法去支持這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)行。協(xié)同我們解決了很多棘手的問(wèn)題,不愧為是世界熱分析技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)品牌”

TA儀器（TA代表了ThermalAnalysis也就是熱分析），TA儀器成立于1990年，它的前身為DuPont（杜邦）儀器部。自1962年推出世界上第一臺(tái)商業(yè)化Model900熱分析儀，已經(jīng)擁有46年的熱分析儀的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。秉承著為客戶的需求提供最高質(zhì)量，最新科技和良好售后服務(wù)的分析儀器的理念，至今推出第七代Discovery系列熱分析儀。由于與杜邦公司的研究方向不同，于1990年從DuPont獨(dú)立，取名為TA儀器公司，成為專門生產(chǎn)熱分析的專業(yè)廠商。由于出色的業(yè)績(jī)、成功的經(jīng)營(yíng)方式和相似的產(chǎn)品研發(fā)方向，于1996年被美國(guó)WATERS(沃特斯)集團(tuán)并購(gòu)，現(xiàn)隸屬于該集團(tuán)。TA儀器的Q系列熱分析儀是全球銷量最多的熱分析儀器，贏得了全球公認(rèn)的熱分析和流變儀器市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的地位。

歷經(jīng)6年的不斷努力和攻關(guān)克難，AnthonyChia先生和TA儀器的技術(shù)團(tuán)隊(duì)所研發(fā)EVA交聯(lián)度DSC法獲得了IEC專家的認(rèn)可，并在2017年年初最終確定為IEC62788-1-6標(biāo)準(zhǔn)并對(duì)外公布。成為IEC標(biāo)準(zhǔn)中首個(gè)由中國(guó)光伏企業(yè)提出并獲批的光伏標(biāo)準(zhǔn)，成為中國(guó)光伏企業(yè)的驕傲！“當(dāng)年天合總裁高總問(wèn)我有沒(méi)有決心做好這個(gè)檢測(cè)方法，我說(shuō)我不只是為了天合光能，我是為了保護(hù)整個(gè)光伏、保護(hù)整個(gè)中國(guó)的榮譽(yù)”，AnthonyChia先生如是說(shuō)。

TA儀器公司的Discovery系列差示掃描量熱儀

談及DSC交聯(lián)度法的優(yōu)異之處，AnthonyChia先生自豪地告訴北極星太陽(yáng)能光伏網(wǎng)：“EVA的結(jié)構(gòu)包含連續(xù)相的PVA團(tuán)塊和分散相的PE團(tuán)塊。利用差示掃描量熱儀DSC對(duì)交聯(lián)前后的EVA進(jìn)行溫度掃描(-120℃~250℃)，可先后測(cè)定PVA團(tuán)塊的Tg以及PE團(tuán)塊的Tm及二者的殘余固化度（CuringDegree）。也可以簡(jiǎn)單的從100℃~220℃針對(duì)PVA段與PE團(tuán)塊中的XPE(交聯(lián)PE)鏈段進(jìn)行相對(duì)固化度的快速測(cè)試。PVA段主導(dǎo)了EVA的韌性，屬于一瞬間的機(jī)械特性；而XPE段主導(dǎo)了EVA的剛性，屬于長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械特性。利用DSC軟件的協(xié)助，可以預(yù)判EVA的優(yōu)劣。這種測(cè)試方法可以在20分鐘內(nèi)準(zhǔn)確快速的測(cè)定EVA的交聯(lián)度，從而大大的壓縮質(zhì)檢的耗時(shí)，提高了生產(chǎn)的效率和質(zhì)控水平。在經(jīng)濟(jì)效益上，相比二甲苯法12小時(shí)幾百/幾千甚至幾個(gè)兆瓦的組件損失，DSC交聯(lián)度法最多損失1-2個(gè)組件，加上無(wú)毒無(wú)害，是一種極為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全的綠色測(cè)試方法。”

“涓涓細(xì)流,匯成江海”，正是像AnthonyChia先生這樣的中國(guó)光伏人所肩負(fù)的使命感和民族情懷，并為之付出的不懈努力，將各種不同層面的技術(shù)創(chuàng)新的進(jìn)行疊加，推動(dòng)者光伏產(chǎn)業(yè)的快速前行，助力中國(guó)制造由大而強(qiáng)的道路！