N型電(diàn)池對光伏膠膜的新要求！

光伏膠膜作(zuò)為(wèi)封裝輔材，具有(yǒu)五大(dà)功能-“粘結、透光、保護、支撐、絕緣”。膠膜能給電(diàn)池片提供一個(gè)彈性的支撐，同時(shí)也能減少(shǎo)水(shuǐ)汽等對電(diàn)池片的侵蝕。所謂“一代電(diàn)池，一代膠膜”，膠膜技(jì)術(shù)是跟電(diàn)池技(jì)術(shù)一起與時(shí)俱進的。

圖1：光伏組件結構

（注：本文圖1-3，表1，參考/整理(lǐ)自網絡數(shù)據）

電(diàn)池最核心的部分是PN結，晶體(tǐ)矽太陽能電(diàn)池采用的襯底包括硼或者镓摻雜的P型和(hé)磷摻雜的N型矽襯底。晶矽電(diàn)池目前有(yǒu)兩個(gè)主要的趨勢：

1）矽襯底從P型逐漸轉到N型，盡管這會(huì)增加一定的成本，但(dàn)也會(huì)提高(gāo)效率，例如N型矽片具有(yǒu)更高(gāo)的體(tǐ)少(shǎo)子壽命并且沒有(yǒu)所謂的光緻衰減（LID）。

2）電(diàn)池技(jì)術(shù)方面，其結構從常規的高(gāo)溫同質PN結擴展到低(dī)溫矽基薄膜異質結（HJT）和(hé)超薄遂穿鈍化接觸（TOPCon）結構，以及HJT、TOPCon結構與全背接觸（IBC）電(diàn)池結構的組合等。

而随着高(gāo)效電(diàn)池技(jì)術(shù)的發展，新材料、新結構的引入使電(diàn)池對封裝材料的要求也越來(lái)越高(gāo)，尤其是對于N型HJT和(hé)TOPCon電(diàn)池，需要膠膜在粘結和(hé)保護這兩個(gè)方面有(yǒu)更好的表現。

1）PERC電(diàn)池

圖2：當前主要的晶體(tǐ)矽太陽能電(diàn)池技(jì)術(shù)及趨勢

鈍化發射極背面接觸（PERC）是P型電(diàn)池的主流技(jì)術(shù)（圖2a）。它是通(tōng)過液态三氯氧磷源在高(gāo)溫下在P型矽表面擴散形成幾百納米磷摻雜層的N發射極，發射極之上(shàng)用氮化矽作(zuò)為(wèi)鈍化層和(hé)減反射層，用銀栅線來(lái)收集和(hé)傳輸電(diàn)子。背面一般先沉積氧化鋁和(hé)氮化矽雙層鈍化層，然後用激光線掃描燒蝕這層鈍化層暴露出矽襯底，随後對準絲印Al漿料或者全面積Al漿料以及背面銀主栅，通(tōng)過燒結形成局域Al摻雜的P+背場(chǎng)并形成金屬接觸。

PERC電(diàn)池面臨2個(gè)主要問題：光緻衰減，采用镓代替硼摻雜能夠緩解衰減；電(diàn)勢誘導衰減（PID），對于其産生(shēng)機制(zhì)有(yǒu)幾種猜想，但(dàn)是一般認為(wèi)是EVA（聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物）膠膜與水(shuǐ)汽發生(shēng)反應形成的醋酸腐蝕玻璃使其析出了金屬鈉離子，在高(gāo)電(diàn)壓驅動下，鈉離子穿過膠膜到達電(diàn)池鈍化層或者晶體(tǐ)矽體(tǐ)內(nèi)，導緻電(diàn)池效率下降。

實驗表明(míng)，PERC電(diàn)池背面PID相對于前表面更為(wèi)嚴重。從光伏封裝材料方面的一種解決方案是使用高(gāo)體(tǐ)電(diàn)阻的聚烯烴彈性體(tǐ)（POE）膠膜，一方面，它沒有(yǒu)醋酸的産生(shēng)，另一方面，膠膜體(tǐ)電(diàn)阻的提高(gāo)可(kě)以降低(dī)玻璃上(shàng)的分壓，減弱鈉離子的遷移。因為(wèi)成本的壓力，POE膜後來(lái)又被換成了POE和(hé)EVA複合膜（EPE）。綜上(shàng)，對于PERC電(diàn)池，其背面PID比較嚴重，用POE或EPE膠膜替換EVA可(kě)以改善。

2）TOPCon電(diàn)池

相應發展起來(lái)的膠膜主要有(yǒu)四類，如表1所示。

•  EVA，當前最常用的種類，便宜，加工性能好，主要缺點是會(huì)生(shēng)成醋酸，黃變較明(míng)顯，水(shuǐ)汽阻隔性相對較差。
•  POE，綜合使用性能優于EVA，加工性能略差，價格高(gāo)。
•  共擠POE，為(wèi)了兼具POE的耐用性，EVA的加工性能和(hé)低(dī)價格，EPE被開(kāi)發出來(lái)，現在也成了一個(gè)主流産品。它有(yǒu)兩個(gè)額外的問題，一個(gè)是E/P界面的粘結力，粘結力不夠的話(huà)會(huì)導緻膠膜內(nèi)部分層；另外就是P層厚度的控制(zhì)，局部偏薄就可(kě)能導緻對水(shuǐ)汽的阻隔或抗PID的失效，但(dàn)整體(tǐ)太厚又會(huì)顯著增加成本，降低(dī)競争力。
• 表1：當前主要的膠膜種類
  

對應之前說的電(diàn)池類型，當前主流的膠膜組合方案見表2。

• PERC，因為(wèi)背面PID的問題，目前雙玻采用的是EVA+EPE的方案；單玻是EVA+白色EVA。
•  TOPCon，雙玻，有(yǒu)些(xiē)客戶在使用POE+POE的方案，這是目前最為(wèi)穩妥的組合，比較激進的做(zuò)法是使用EPE+EVA；單玻，因為(wèi)背闆的水(shuǐ)汽阻隔比不上(shàng)玻璃，目前比較常見的組合是POE+白色EVA。
•  HJT，轉光或高(gāo)截止的EPE+EPE；目前也有(yǒu)廠商在嘗試丁基膠配合EVA+EVA的方案。