四大封装材料技术推动光伏组件第三次革命-王同心博士1103.pdf

苏州弘道新材料有限公司 四大封装材料技术 推动光伏组件第三次革命 Contents 目录 03 01 02 企业介绍 光伏组件第三次革命 弘道新材四 大 封装 材料 技术 1 尺寸革命 硅峰会《竞争、价值分布、技术及产品发展方向》 市场 2023年， 182mm和 210mm 尺寸市场占比超过 80% 大尺寸硅片 助力组件实现 更高功率 降低系统成本 成本 为组件及上下游企业提供降本价值 功率 相同电池片效率下， 更大尺寸带来更大功率 1 电池革命 高效电池技术 提高转化效率 推动光伏产业技术迭代 2022-2030 年各电池技术平均转换效率变化趋势 多晶到单晶 、 单晶 BSF到 PERC， 再到转换效率更高的 n型电池，包括 TOPCon 电池、 HJT 电池、 XBC电池、钙钛矿电池，电池技术在不断变革。 1 封装方式革命 竞争之路 如何突出重围？ 210/210+ 156 125 Topcon单晶 PERC单晶 PERC多晶 异质结 XBC 钙钛矿 …… 166 182 …… 1 车 /船顶 立面屋顶 便携及个性化 封装方式革命 单玻 双玻 轻质柔性 210/210+ 156 125 Topcon单晶 PERC单晶 PERC多晶 异质结 XBC 钙钛矿 …… 166 182 …… 1 封装方式革命 老旧屋顶、轻质场景、柔性封装、 C端移动端、建筑幕墙等不同的安装场景以及低碳环保的理念 对组件的封装方式要求更多元化 封装方式 将引领光伏组件第三次革命 1 低碳化功能化 薄膜化 光伏组件封装材料未来三大发展方向 1 耐候性能 光学性能 密封性能绝缘性能 TOPCon 抗 PID、 抗水汽、 抗酸 基础需求 新型电池的更高保护需求 封装材料未来三大发展方向丨 功能化 随着技术发展， 电池保护需求 不断增加 HJT 粘结力、 阻水、 抗紫外线 钙钛矿 阻水 、 阻氧 、 抗 化学腐蚀 、稳定性 1 屋顶 车 /船顶等移动端 便携及个性化幕墙等立面 某央企曾测算： 老旧屋顶有近 1TW以上 的容量， 但无法安装传统玻璃组件 减少传统燃油排放 减少充电设备的依赖 紧急救灾、旅游、军队、野 外活动、应急用电 多种需求 清洁电力、阻燃、隔热、降 噪、减少光污染、美学效果 封装材料未来三大发展方向丨 薄膜化 应用场景 全面开花，需要 轻质 光伏组件广泛普及 1 封装材料未来三大发展方向丨 薄膜化 轻质封装、柔性封装、柔性晶硅电池 ，将加速实现光伏组件 “薄膜化 ”。 图片来源：《自然》（ 20230525出版） 登上 Nature封面！可以像纸一样弯曲！我国研制出 高柔韧性单晶硅太阳电池 ！ 1 封装材料未来三大发展方向丨 低碳化 不同能源类型电站 全生命周期碳排放量 对比 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 煤电 光伏 每度电碳排放量 796克 /度 数据来源：联合国欧洲经济委员会 光伏发电的碳排量仅有火电的二十分之一不到 ， 光伏发电作为一次能源是双碳目标实现的主力军 。 光伏发电在降低碳排放方面拥有压倒性的优势 33-50克 /度 1 封装材料未来三大发展方向丨 低碳化 63.053 60.239 50.032 47.218 33.147 双玻 +铝边框 双玻 +塑料边框 单玻 +铝边框 单玻 +塑料边框 轻质 +无边框 双玻 +铝边框 双玻 +塑料边框 单玻 +铝边框 单玻 +塑料边框 轻质 +无边框 相对减少量 % 0 4.46% 20.65% 25.11% 47.43% 碳排放总量 kg CO2 63.053 60.239 50.032 47.218 33.147 不同封装方式碳排放量对比 轻质 +无边框 的封装方式，碳排放量约为双玻 +铝边框封装的 一半 1 基于功能化 、 薄膜化 、 低碳化 ， 弘道新材推出了 4大系列新型封装材料 光伏组件封装材料未来三大发展方向 2 • 高耐温 • 高耐候 • 无氟 • 绿色 火凤背板 ——大尺寸无氟封装方案 高阻水背板 ——高效电池封装方案 • 双面高阻水透明背板： 10-1~10-5g/㎡ ·d • 单玻用阻水背板： 10-2~10-3g/㎡ ·d 高反黑背板 ——美学组件封装方案 透明网格背板 ——双面发电封装方案 • 透明丨白黑网格 • 高透过 • 高耐候 • 轻量化 • 高反黑丨透明网格 • 建筑美学 • 高增益 • 不褪色 弘道功能性背板 功能性背板 2 光伏组件面临的热斑问题（热斑温度＞ 200℃ ） 功能性背板 – 无氟火凤背板 组件回收或将纳入循环经济促进法， 无氟环保型光伏背板前景广阔 中国光伏行业协会预测，到 2030年中国将回收 150万吨报废组件， 2050年将达到 2000万吨。 光伏组件热斑问题日趋明显 无氟火凤背板 ——大尺寸无氟封装方案 2 高耐温 最高可承受 230℃ 不黄变， 长期使用温度可达 200℃ 高耐候 紫外 1000kWh/㎡、紫外湿 热 200kWh/㎡不开裂、无 发黄 无氟绿色 弘道创新配方，无氟环保 高温热烘烤后， 无发黄、掉粉 等不良 无氟火凤背板 传统 CPC背板 初始 UV600kWh/㎡ UV+DH150kWh/㎡ 功能性背板 – 无氟火凤背板 无氟火凤背板 ——大尺寸无氟封装方案 获得 SNEC2023 十大亮点 太瓦级钻石奖 2 双玻组件爆裂问题 极端天气冰雹问题 n型 TOPCon组件不耐水汽问题 通过浆料选择可以实现和 PERC电池一样的耐水汽性能 重量问题 《 n型 TOPCon电池组件闭门会 ， 单玻完胜双玻 ！ 》 功能性背板 – 透明网格背板 “ 吉林延边突降冰雹 ， 个头比鸡蛋还大 ！ ” 2 高可靠性 通过紫外 500kWh/m²加严测试，完全满足组件 25年使用要求 高透光率 透明区 400~1100nm波段透过率 ≥90% 轻量化 采用透明背板可将组件质量降低 30%，从而减少运输和安装成本 透明网格背板 ——双面发电封装方案 透明白网格背板 透明高反黑网格背板 功能性背板 – 透明网格背板 高反射率 透明白网格背板 反射率 70% 透明高反黑网格背板 反射率 25% 2 双面高阻水透明背板 ——高效电池封装方案 高阻水 阻水性能可在 10-1g/㎡ ·d~10-5g/㎡ ·d 按需选择 透过率 前板整体材料在 400-1100nm波段，透过率＞ 85% 耐老化性能 耐紫外老化 800kWh/㎡，耐湿紫外 200kWh/㎡ 新电池技术发展成熟，尤其对水汽敏感的电池，要求 封装材料具有更低的水蒸汽透过及良好保持率。 功能性背板 – 双面高阻水透明背板 2 单玻用阻水背板 ——高效电池封装方案 含铝背板金相结构示意图 绝缘解决方案 （ IEC61730-1） 功能性背板 – 单玻用阻水背板 弘道单玻用阻水背板 高阻燃、低水透 （ 10-2~10-3g/㎡ ·day） 高耐候性 保障 25年使用寿命 高反射率 提高组件发电增益 高耐温 210℃ 3h不发黄 大尺寸 可匹配大尺寸组件使用 2 反射率 ≥60% 高效 高增益 美学 提高组件功率 视觉全黑， 和谐美观 高反黑涂层 功能性背板 – 高反黑玄鸟背板 高反黑玄鸟背板 ——美学组件封装方案 2 60% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 普通黑 同行高反黑 HD-高反黑 不同黑色背板反射率对比 反射率对比 常规高反黑 弘道高反黑 紫外湿热（ UV+DH170kWh/㎡ ）老化后外观对比 高反射率 ： 具有 60%以上 的反射率，优于常规水平 高增益： 相较常规黑背板，组件功率提升 16W， CTM平均值高出 2.66% 优秀的颜色保持 ： 在湿热（ PCT48h、 DH1500h）、紫外、紫外湿热等老化后 无气泡、褪色等不良 功能性背板 – 高反黑玄鸟背板 高反黑玄鸟背板 ——高增益，降低度电成本 Pmax CTM平均值 友商传统黑背板 444.198 96.31 444.874 446.044 443.847 444.579 442.821 弘道高反黑背板 459.073 98.97 457.514 456.844 452.537 457.347 与传统黑背板对比，组件功率提升 16W 2 挺度差 挺度差、电池易碎片 结构复杂 多层叠加、工艺复杂、成本高 不抗冲击 无法抵御冰雹冲击 封装结构及材料差异大 • 封装材料、结构差异巨大； • 传统透明前板材料存在挺度差、 透光率低、耐候不足等诸多问题 • 尚未形成主流轻质封装技术。 分体式增强体系问题多 • 分体式增强工艺复杂 • 耐候性不佳 • 抗冲击性能不足 多元化应用需求，促进轻质组件技术高速发展， 封装材料是 “质胜 ”关键 。 轻质组件痛点 软玻璃 – 产品背景 2 弘道 “软玻璃 ”设计理念： 采用创新的“一体化”结构设计，结合自主研发的高性能增强材料体系，实现 高分子材料替代传统的玻璃和边框 轻而刚 • 高分子材料实现质轻 • 增强材料实现高挺度 防止硅片发生隐裂 耐冲击 阻隔水汽 耐候优异 • 选用高耐候弘膜及涂层 • 优异的耐紫外老化性能 满足多种应用场景需求 • 可实现高透及白色阻水技术 • 10-1-10-3 g/m2.d 按需选择 让 N型电池不惧“水汽侵蚀” • 一体化增强结构设计 • 高性能复合材料体系 满足 “抗冰雹冲击 ”要求 弘道软玻璃同时具备以下优异特性 软玻璃 – 产品背景 2 软玻璃 – 顶部应用解决方案 正面冰雹冲击 高挺度、轻而刚 正面耐候优异 正面机械载荷 顶部方案 车顶： • 高端汽车 • 冷链物流车 • 高尔夫球车 • 房车 • 大客车 屋顶： • 仓库屋顶 • 老旧厂房屋顶 • 畜牧业屋顶 • 加油站等异型屋顶 高抗冲击 • 正面、背面均采用高抗冲击材料 • 增强复合材料体系 ,有效抵御正面冰雹冲击 耐候优异 • 高耐候氟膜或涂层，优异耐紫外性能 • 耐紫外＞ 1000kWh/㎡ ;耐湿紫外＞ 120kWh/㎡ 满足顶部高耐候需求 材料搭配推荐： 前板： 高抗冲击前板 — 高挺度、抗冲击 后板： 增强型轻质后板 — 超高挺度、阻水 、阻燃 轻而刚 •耐曲拱变形性 A级 ,防止形变导致组件碎片 •弯曲强度 440-550MPa,纵向弹性模量＞ 20GPa 10-25年寿命保障 灵活可选，降本增效 2 软玻璃 – 立面应用解决方案 侧面抗冲击 较好挺度、可弯曲 侧面耐紫外 实现美学设计 立面方案 建筑幕墙： • 住宅楼 • 写字楼 • 火车站 户用光伏： • 阳台组件 风力发电： • 风电立柱 移动车载： • 卡车外立面 抗冲击 • 前板、胶膜、后板协同作用 • 通过材料结构设计、组合实现抗冲击 • 高耐候氟膜 /涂层，优异耐紫外性能 • 耐紫外＞ 1000kWh/㎡，耐湿紫外＞ 120kWh/㎡ 满足侧面耐候需求 材料搭配推荐： 前板： 普通抗冲击前板 — 高挺度、高透光 后板： 轻质后板 — 高挺度、高反射、阻水 轻而刚，可弯曲 • 复合增强材料实现组件较高挺度 • 组件可弯曲一定弧度，匹配建筑外形 10-25年寿命保障 灵活可选，降本增效 2 软玻璃 – 便携及个性化应用解决方案 对寿命要求低 多元化应用场景 质轻、便携，体验好 便携方案 零碳公园： • 太阳树 • 太阳花 户外光伏： • 太阳能伞 • 太阳能帐篷 • 太阳能便携发电 消费品： • 太阳能背板 • 太阳能充电器 轻柔、可折叠 • 降低前板材料厚度、挺度 • 满足质轻、便携、可折叠卷曲的需求 • 高耐候氟膜 /涂层，优异耐紫外性能 • 耐紫外＞ 500kWh/㎡ 满足常规耐候需求 材料搭配推荐： 前板： 常规透明前板 — 高透光、耐候优、柔性好 柔性前膜 — 超薄、高耐候、可卷曲、阻水 后板： 轻质后板 — 高挺度、高反射、阻水 个性化设计、提升用户体验 • 通过材料选型及搭配，实现个性化造型设计 • 丰富应用场景，满足多样化需求 个性化材料搭配 实现美学设计 5-15年寿命保障 灵活可选，降本增效 2 与传统层压方式兼容，满足各种轻柔组件封装需求 • 高透前膜： HOMA（氟膜系列）、 PF系 列（阻水氟膜） • 常规透明前板： CPC、 KPC系列 • 普通抗冲击前板： FT系列 • 高抗冲击前板 : HPGR-K 创新系列 • 白色轻质后板： SG-F、 SG-S系列 • 黑色轻质后板： SG-BF、 SG-BS 系列 • 增强型轻质后板： ESG 创新系列 轻质前板 轻质后板 产 品 矩 阵 软玻璃 – 产品矩阵 2 弘道开创性优势的“软玻璃”系列产品， 研发取得多项突破进展，同时积极参与行业标准制定，获得国家级大赛奖项。 9月，弘道新材携手 TÜV北德、日托光伏、固德威、一 道新能联合发布了 《 轻质光伏组件技术应用白皮书 》 ， 这是全球首个关于轻质组件的指南性文件。 获得首届“新材料创新大赛”产品组优秀奖 大赛 由工业和信息化部国际经济技术合作中心、黑龙 江省工业和信息化厅、黑龙江省科学技术厅联合主办。 软玻璃