近年來(lái)，光伏行業(yè)的快速發(fā)展，特別是組件制造的更新?lián)Q代，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)優(yōu)化，封裝材料就是其中之一，雙面雙玻組件銷量的快速上升，就帶動(dòng)了光伏膠膜從EVA膠膜升級(jí)為POE膠膜。
雖然EVA一統(tǒng)光伏膠膜市場(chǎng)多年，為了適應(yīng)雙面雙玻組件市場(chǎng)接受度逐年提高的市場(chǎng)需要，也是為了滿足新型電池技術(shù)的封裝要求，純POE膠膜應(yīng)運(yùn)而生，經(jīng)過(guò)多年在產(chǎn)線上的使用和實(shí)證檢驗(yàn)，純POE膠膜獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可，市占率逐年上升。
但部分純POE膠膜在工藝窗口和生產(chǎn)效率上不如EVA膠膜，使得組件制造商希望能有另外一種封裝材料來(lái)幫助他們提高生產(chǎn)良率，EPE(EVA/POE/EVA)這種特殊材料的膠膜應(yīng)運(yùn)而生，雖然EPE膠膜的性能還缺乏實(shí)證的驗(yàn)證，但由于工藝上的優(yōu)勢(shì)，依然獲得了一定程度的認(rèn)可。
但我們說(shuō)，純POE膠膜才是封裝材料真正的王者，為什么呢?
EVA和POE的差異
本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，EVA膠膜和POE膠膜實(shí)際上是完全不同的兩種高分子材料，現(xiàn)有的EPE產(chǎn)品只是是簡(jiǎn)單地將兩者共擠出在一起，這種生產(chǎn)工藝意味著一定的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。
如下是光伏級(jí)EVA和POE材料的主要性能對(duì)比：
上表展示的性能中，分子極性的差異使得EVA和POE材料對(duì)助劑的吸收程度和速率有顯著不同。
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的差異，也會(huì)使得在環(huán)境溫度低于零下20度的時(shí)候EVA硬化，與此同時(shí)POE仍然保持著彈性特征。
而水汽透過(guò)率的差異也會(huì)使得當(dāng)EVA和POE結(jié)合的時(shí)候，水汽容易富集在兩個(gè)材料的界面。
所以，EPE封裝膠膜，基本無(wú)視了這兩個(gè)材料之間的本質(zhì)不同，在各個(gè)維度上都會(huì)產(chǎn)生一定的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。
EPE產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)
第一、厚度控制風(fēng)險(xiǎn)：
在EPE膠膜生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)就是三層厚度的控制能力。材料的流動(dòng)性匹配還有設(shè)備精度與厚度的控制關(guān)系密切。
流動(dòng)性的關(guān)系在于，EVA和POE的流動(dòng)性要相互匹配后才能在擠出模具中形成完美的三明治結(jié)構(gòu)，而流動(dòng)性和材料的熔融指數(shù)、設(shè)備溫度、擠出壓力等有比較復(fù)雜的關(guān)系，任意一個(gè)因素的波動(dòng)都會(huì)帶來(lái)厚度管控的風(fēng)險(xiǎn)。
尤其POE原材料由于供應(yīng)問(wèn)題，當(dāng)膠膜廠家不能采購(gòu)到熔融指數(shù)相符合的POE粒子，而不得不調(diào)整已經(jīng)成熟的工藝參數(shù)，加之EPE的厚度無(wú)法在線監(jiān)測(cè)，使得EPE膠膜的品質(zhì)穩(wěn)定性更讓人擔(dān)憂。
第二、助劑遷移風(fēng)險(xiǎn)：
如前所訴，EVA和POE在交聯(lián)速率上的固有差異，使得配方設(shè)計(jì)時(shí)需要在兩種材料中引入不同比例的功能助劑。
矛盾的是，不像純的POE膠膜或者EVA膠膜，交聯(lián)配方加入以后不會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生顯著變化。EPE膠膜生產(chǎn)完成以后，因?yàn)镋VA的極性特征和大部分助劑更加相互兼容，這就使得其中的EVA層將會(huì)不斷吸收POE層中的有效助劑。
所以現(xiàn)在EPE膠膜的保質(zhì)期都比較短。但是，即便在保質(zhì)期內(nèi)，不同的環(huán)境溫度、存儲(chǔ)條件、運(yùn)輸條件等都會(huì)對(duì)助劑遷移產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。
生產(chǎn)出來(lái)的EPE膠膜，與組件廠最終上線使用的EPE膠膜將產(chǎn)生無(wú)法監(jiān)控的差異。這種差異目前缺乏系統(tǒng)論證其風(fēng)險(xiǎn)程度。
第三、脫層風(fēng)險(xiǎn)：
EPE膠膜的脫層主要來(lái)自于兩個(gè)方面。第一，助劑遷移以后，POE的交聯(lián)速度變慢，層壓工藝使得EPE膠膜中的POE被兩側(cè)的EVA擠出，從而產(chǎn)生脫層風(fēng)險(xiǎn)。
左圖為1:2:1的EPE層壓前厚度。 右圖為其層壓后，厚度變成1:1:1。顯示POE和EVA交聯(lián)速度在不匹配的情況下(配方不成熟或者助劑遷移)，層壓前后POE厚度將有顯著差異。
另外一個(gè)就是長(zhǎng)期老化過(guò)程中，各種物質(zhì)在兩種材料層間的富集，使得界面粘接強(qiáng)度越來(lái)越弱，引發(fā)脫層風(fēng)險(xiǎn)。
由于EPE膠膜存在著以上的風(fēng)險(xiǎn)，使得越來(lái)越多的光伏電站終端客戶都明確指定所用組件要采用純POE膠膜封裝。
POE在新電池技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)
EVA膠膜作為光伏組件封裝材料，是上個(gè)世紀(jì)八十年代開(kāi)發(fā)完成的。隨著晶硅光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)封裝材料的要求也日漸提高。POE作為下一代的封裝材料已經(jīng)隱隱有取代EVA的趨勢(shì)。具體表現(xiàn)在：
第一、N型TOPCON技術(shù)。N型電池正面銀漿內(nèi)含其他金屬成分，會(huì)導(dǎo)致電氣腐蝕電池正面銀鋁細(xì)柵線，造成電池片周圍EL柵線發(fā)黑和功率衰減現(xiàn)象。這就要求封裝材料要有更低的水氣透過(guò)率和更高的化學(xué)穩(wěn)定性。這方面純POE膠膜顯著優(yōu)于EVA膠膜或者EPE膠膜。
第二、低硅片厚度和SMBB。迫于成本的壓力，硅片厚度和銀漿單瓦耗量這幾年一直在降低?，F(xiàn)有N型電池技術(shù)，無(wú)論TOPCON還是HJT，如果要量產(chǎn)的話，減薄硅片厚度和使用SMBB(超多主柵線)是必然的降本之路。
這些變化對(duì)封裝膠膜提出了低克重的需求，而POE一方面在密度上比較低，相同單位克重的POE膠膜比EVA膠膜厚了近10%。另一方面，由于EPE膠膜中的POE是抗PID衰減的核心，在降低EPE膠膜的厚度時(shí)，不能三層一起減薄，所以純POE膠膜具有更多的降低厚度空間，從而使得其具有成本和性能上的雙重優(yōu)勢(shì)。
EPE在等比例降低厚度的同時(shí)，其抗PID性能將顯著下降
第三、鈣鈦礦電池。由于鈣鈦礦電池懼怕高溫，其組件需要在較低溫度下層壓封裝。傳統(tǒng)的EVA膠膜必須在140度左右的溫度下進(jìn)行交聯(lián)，從而限制了其在鈣鈦礦電池下的使用。而POE材料可以挑選一類特殊的粒子牌號(hào)，加以配方上的設(shè)計(jì)，形成熱塑性的POE膠膜。而熱塑性POE膠膜在層壓過(guò)程中不用發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在120度就能完成組件的層壓。
純POE膠膜未來(lái)發(fā)展方向
目前的組件制造商對(duì)純POE膠膜的主要顧慮點(diǎn)在于工藝上的滑移問(wèn)題和POE粒子的供應(yīng)限制上面。
方向一，關(guān)于純POE膠膜的滑移問(wèn)題，非常明確的原因是其中添加劑析出造成的，而不是POE材料本身的問(wèn)題。增加助劑相容性是純POE膠膜配方一個(gè)亟待解決的方向。
多年來(lái)，祥邦科技依托3M公司的研發(fā)體系，對(duì)純POE膠膜防滑的問(wèn)題已有顯著改進(jìn)。
方向二，開(kāi)發(fā)低克重的生產(chǎn)工藝，一方面能滿足組件廠對(duì)低克重低成本的需求，另外一方面，也能夠在POE粒子供應(yīng)受限的情況下，增加純POE膠膜的供應(yīng)量。
方向三，POE粒子國(guó)產(chǎn)化。POE產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代初，長(zhǎng)時(shí)間被跨國(guó)公司所壟斷。但好消息是，隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)的成長(zhǎng)和國(guó)家整體科研實(shí)力的加強(qiáng)，我們已經(jīng)可以看到，在萬(wàn)華等一批優(yōu)秀企業(yè)的全力攻關(guān)下，在未來(lái)3-5年時(shí)間內(nèi)，POE粒子必將實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。到那時(shí)，無(wú)論是成本還是供應(yīng)都不再成為純POE發(fā)展的限制。
而在國(guó)產(chǎn)化POE粒子成熟之前，純POE膠膜將成為各大組件廠發(fā)展新型組件必須爭(zhēng)奪的資源。
小結(jié)
因?yàn)镋PE膠膜在助劑遷移、厚度控制、降本空間等方面的限制，將無(wú)法挑戰(zhàn)純POE膠膜的地位。
純POE膠膜將在光伏電池和組件更新?lián)Q代中扮演越來(lái)越重要的角色。
未來(lái)純POE膠膜將往低克重、防滑移和國(guó)產(chǎn)化粒子方向發(fā)展。
