N型電池對光伏膠膜的新要求！

光伏膠膜作為封裝輔材，具有五大功能-“粘結(jié)、透光、保護、支撐、絕緣”。膠膜能給電池片提供一個彈性的支撐，同時也能減少水汽等對電池片的侵蝕。所謂“一代電池，一代膠膜”，膠膜技術(shù)是跟電池技術(shù)一起與時俱進的。

圖1：光伏組件結(jié)構(gòu)

（注：本文圖1-3，表1，參考/整理自網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)）

電池最核心的部分是PN結(jié)，晶體硅太陽能電池采用的襯底包括硼或者鎵摻雜的P型和磷摻雜的N型硅襯底。晶硅電池目前有兩個主要的趨勢：

1）硅襯底從P型逐漸轉(zhuǎn)到N型，盡管這會增加一定的成本，但也會提高效率，例如N型硅片具有更高的體少子壽命并且沒有所謂的光致衰減（LID）。

2）電池技術(shù)方面，其結(jié)構(gòu)從常規(guī)的高溫同質(zhì)PN結(jié)擴展到低溫硅基薄膜異質(zhì)結(jié)（HJT）和超薄遂穿鈍化接觸（TOPCon）結(jié)構(gòu)，以及HJT、TOPCon結(jié)構(gòu)與全背接觸（IBC）電池結(jié)構(gòu)的組合等。

而隨著高效電池技術(shù)的發(fā)展，新材料、新結(jié)構(gòu)的引入使電池對封裝材料的要求也越來越高，尤其是對于N型HJT和TOPCon電池，需要膠膜在粘結(jié)和保護這兩個方面有更好的表現(xiàn)。

1）PERC電池

圖2：當前主要的晶體硅太陽能電池技術(shù)及趨勢

鈍化發(fā)射極背面接觸（PERC）是P型電池的主流技術(shù)（圖2a）。它是通過液態(tài)三氯氧磷源在高溫下在P型硅表面擴散形成幾百納米磷摻雜層的N發(fā)射極，發(fā)射極之上用氮化硅作為鈍化層和減反射層，用銀柵線來收集和傳輸電子。背面一般先沉積氧化鋁和氮化硅雙層鈍化層，然后用激光線掃描燒蝕這層鈍化層暴露出硅襯底，隨后對準絲印Al漿料或者全面積Al漿料以及背面銀主柵，通過燒結(jié)形成局域Al摻雜的P+背場并形成金屬接觸。

PERC電池面臨2個主要問題：光致衰減，采用鎵代替硼摻雜能夠緩解衰減；電勢誘導衰減（PID），對于其產(chǎn)生機制有幾種猜想，但是一般認為是EVA（聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物）膠膜與水汽發(fā)生反應(yīng)形成的醋酸腐蝕玻璃使其析出了金屬鈉離子，在高電壓驅(qū)動下，鈉離子穿過膠膜到達電池鈍化層或者晶體硅體內(nèi)，導致電池效率下降。

實驗表明，PERC電池背面PID相對于前表面更為嚴重。從光伏封裝材料方面的一種解決方案是使用高體電阻的聚烯烴彈性體（POE）膠膜，一方面，它沒有醋酸的產(chǎn)生，另一方面，膠膜體電阻的提高可以降低玻璃上的分壓，減弱鈉離子的遷移。因為成本的壓力，POE膜后來又被換成了POE和EVA復合膜（EPE）。綜上，對于PERC電池，其背面PID比較嚴重，用POE或EPE膠膜替換EVA可以改善。

2）TOPCon電池

相應(yīng)發(fā)展起來的膠膜主要有四類，如表1所示。

•  EVA，當前最常用的種類，便宜，加工性能好，主要缺點是會生成醋酸，黃變較明顯，水汽阻隔性相對較差。
•  POE，綜合使用性能優(yōu)于EVA，加工性能略差，價格高。
•  共擠POE，為了兼具POE的耐用性，EVA的加工性能和低價格，EPE被開發(fā)出來，現(xiàn)在也成了一個主流產(chǎn)品。它有兩個額外的問題，一個是E/P界面的粘結(jié)力，粘結(jié)力不夠的話會導致膠膜內(nèi)部分層；另外就是P層厚度的控制，局部偏薄就可能導致對水汽的阻隔或抗PID的失效，但整體太厚又會顯著增加成本，降低競爭力。
• 表1：當前主要的膠膜種類
  

對應(yīng)之前說的電池類型，當前主流的膠膜組合方案見表2。

• PERC，因為背面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，有些客戶在使用POE+POE的方案，這是目前最為穩(wěn)妥的組合，比較激進的做法是使用EPE+EVA；單玻，因為背板的水汽阻隔比不上玻璃，目前比較常見的組合是POE+白色EVA。
•  HJT，轉(zhuǎn)光或高截止的EPE+EPE；目前也有廠商在嘗試丁基膠配合EVA+EVA的方案。