新型高效电池的封装方案进展.pdf

2022第十八届中国太阳级硅及光伏发电研讨会新型高效电池的封装方案进展报告人：周光大 博士2022年11月 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 杭州福斯特应用材料股份有限公司总部位于杭州市临安区，是一家专注于新材料研发、生产和销售的上市企业。公司主要从事光伏封装材料、电子电路材料、锂电材料、显示封装、水处理材料的生产。光伏封装材料 电子材料业务全球NO.1 胶膜：200GW产能； 背板: 50GW产能； 中国NO.1 7um-100um图形材料； 其他材料 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 全系列的光伏封装材料业务 EVA POE 共挤POE 热塑POE常规背板 透明背板 高反黑背板结构胶p 在晶硅电池和薄膜电池都拥有最全系列的封装材料产品。PIB胶 连接膜 转光膜网格背板多晶硅 硅棒 硅片 玻璃电池片封装胶膜背板封装胶膜 晶硅组件 逆变器 光伏电站支架结构胶隔离条接线盒+边框定位胶带 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 后PERC电池的发展带来封装材料的挑战双面PERC N-TOPCONHJT Glass双面PERC电池共挤POE GlassEVAGlass双面PERC电池白色EVA 背板EVA PID功率衰减DH老化功率衰减成本高可靠性苛刻 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 1、N-TOPCon正面金属Ag/Al浆料特性：u 水汽敏感氧化；u 酸腐蚀、电化学腐蚀；N-TOPCon电池的结构特性 2、N-TOPCon双面电池特性：u 超薄氧化层，正面PID衰减大；3、薄片化及SMBB等技术：u 易隐裂；u 不滑移；4、….； 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST N-TOPCon组件的PID方案u 双玻组件本身有优异的耐DH性能，POE、共挤EPE都可以较好的解决PID问题。 0.0%1.0%2.0%3.0%4.0% TF4+TF8 TF4+S806 EP304+S806N-TOPCon不同封装组合的PID对比PID96 PID192 PID288 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST N-TOPCon单玻：不同封装方案的抗腐蚀对比初始PCT-48h PCT-96h PCT-144h PCT-192h FF Loss EVA 65%普通POE 73%TF4NPOE 7% Test condition: 121oC, RH 100%初始PID96 PID192EVA+EVATF4N+EVA Test condition: 85 oC, RH 85%，-1500V15%1.3% 1.1% 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST EVA側的耐化学腐蚀改良 p 日本京瓷Kyocera的醋酸离子化专利技术独家转让爱比寿 @ S系列EVA Ø 水汽存在下的电化学反应，加速了金属浆料的氧化；EVA中醋酸根的存在，叠加银铝浆的化学势，加速了腐蚀反应的进行。p 单玻N型电池面临的水汽入侵，爱比寿胶膜的抗腐蚀保护同样适用。 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST N-TOPCon的不同封装方案的防腐蚀对比 024681012 14 0 500 1000 1500 2000 2500 3000Power loss rate/% Aging time/hrs 单玻封装方案DH老化功率衰减普通POE+普通POETF4N+F806WTF4N+S-EVA 012345 6 0 500 1000 1500 2000 2500 3000Power loss rate/% Aging time/hrs 双玻封装方案DH老化功率衰减纯POE+纯POE共挤POE+EVA共挤POE+S-EVA 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特：N-TOPCon电池封装方案Glass共挤POE TOPCON电池EVAGlass GlassTF4N POETOPCON 电池爱比寿 EVA背板双玻单玻Glass共挤POE TOPCON电池爱比寿 EVAGlassGlassTF4N POETOPCON 电池F806W 白膜背板POE用量相比PERC时代大幅提升 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 在SMBB技术伴生的：薄型共挤胶膜u 规模化量产任意厚度300um-450um薄型化的共挤POEØ 优异的双玻抗PID性能 Ø 均匀的POE层厚度分布 Ø390克重纵向收缩率(3%） 0.0%1.0%2.0%3.0%4.0%5.0% PID96h PID192h PID288h正面背面 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST HJT电池的封装 装备成本高u异质结的技术发展和规模突飞猛进u 隆基26.81%的世界纪录；u 印度Reliance、华晟、金刚等的量产扩产计划；材料：成本的关键制程 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST HJT电池的封装：粘接问题TCO的大面积使用：1）导致粘接性能需要新改善；封装材料可改进与TCO粘接 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST HJT组件的边缘密封：极低的水汽透过PIB401u理想的HJT组件边缘密封材料； TCO问题 2：水汽敏感性大幅增加，目前大部分用双玻封装解决； 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST HJT电池的量子响应：UV问题 *摘自《Progress in Photovoltaics-Solar cell efficiency tables》 HJT异质结电池量子效率EQE在紫外波段明显低于PERC电池和TOPCon电池，TCO膜层对应的禁带宽度在紫外区域有吸收。 *摘自《Photovoltaics》u 部分的HJT电池经紫外后有功率超额衰减，文献报道 认为UV衰减主要源于i-a-Si与n型c-Si界面钝化失效。 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST UV紫外光转换EVA封装胶膜△ 紫外光照下，光转换EVA发蓝光或绿光 u HJT电池的外部量子效率（EQE） 福斯特：HJT电池对光转换胶膜的需求假设HJT电池不能避免UV光衰问题，封装胶膜可以起到保护作用。 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST uPERC时代的光转换胶膜 100000105000110000115000120000125000电池1-P电池1-A电池1-B电池1-C电池2-P电池2-A电池2-B电池2-C电池3-P电池3-A电池3-B电池3-C2016.08~2019.04 总发电量对比-1196 -79 +396 -1934 -1360+751 +2611+4077+6651ü 组件端：光转换EVA对组件出厂功率增益不明显，≤1W；ü 电站端：光转换EVA对电站发电量有所增益。PERC电池 1 PERC电池 2 PERC电池 3 功率/W +1.1W-0.6W-0.6W +0.9W+0.2W+0.5W +0.7W +0.6W+0.4W组件出厂功率对比 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST u福斯特HJT光转换系列胶膜 n高紫外可靠性初始 UV-36 Kw.h/m2 UV-72 Kw.h/m2 UV-144 Kw.h/m2普通转光胶膜 福斯特转光膜可见光高透的同时，77%的光子转化效率 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST HJT组件“0” 主栅封装一体膜-无主栅方案B 首家量产！ 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 新型电池材料的供应商-----图形材料的光伏应用电子材料业务一、IBC绝缘材料；二、电镀铜工艺MASK及阻焊保护材料； 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 总结：新电池时代的新机遇p N-topcon大规模世代的到来，将会带来组件封装的新变化。单玻组件的封装面临可靠性难点，传统的POE/EVA胶膜需要升级，POE的使用将大幅增加。p HJT的TCO及其制程工艺是相当关键，可以用丁基胶、POE、光转膜不同封装材料进行互补，也可以用连接膜、一体膜等新材料来降低银浆单耗，福斯特有能力提供全套材料。p 一旦电池进入低温时代，福斯特将提供多类型新型电池、组件材料，满足高效电池的先进封装。愿与光伏行业一道推进各种组件新工艺、电池新材料的量产解决方案。 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST 福斯特 FIRST