顶级光伏组件，需要怎样的胶膜及封装方案？

大行其道的N型TOPCon组件，在现阶段已拥有80GW的产能。因此，未来更多质量顶尖的组件才可能在现有残酷的市场竞争中，有胜出的把握。

一个疑问是，什么样的封装材料、什么类型的胶膜会让顶级电池组件发挥出极致的效率和功率呢？让我们一同解析。

光伏封装胶膜种类分析

封装胶膜是光伏组件中必不可少的重要材料，位于电池片的上下两侧，其主要作用是将将电池片，玻璃和背板粘接在一起，对组件起到封装防护作用，延长组件的使用寿命。一般来讲，封装胶膜具有较高的透光率，保证组件的发电性能；具有与电池片，玻璃较高的粘接力，保证组件户外使用中不会出现组件脱层等问题；具有较高的水汽阻隔性，保证水汽不易进入组件影响组件的电池电路；具有一定的强度，保证组件安装过程中起到结构支撑的作用。

光伏胶膜的生产通常以树脂（EVA、POE）为主体材料，通过添加交联剂、增稠剂、抗氧化剂、光稳定剂，经熔融挤出、流涎成膜得到成品。

目前市场上主流的胶膜种类有EVA，POE，EPE三种胶膜。

EVA是乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物，VA质量分数28%～33%的EVA树脂可用于制造光伏电池的封装膜，这种柔软厚实的交联封装膜表现出优异的透光性，有助于保护易碎的硅晶片太阳能电池。

POE是乙烯-α烯烃的共聚物，a烯烃是双键在分子链端部的一类单烯烃的统称, 用来做POE, 光伏POE主要用的C8和C4。POE树脂作为POE胶膜的核心原料，国产化程度偏低，由于聚合工艺、茂金属催化剂、a-烯烃等多个环节存在较高的技术壁垒，POE产能主要集中在陶氏、三井、LG等几家公司手中，中国当前仍未实现POE大规模工业化应用。

EPE胶膜是三层复合结构胶膜，为EVA/POE/EVA共挤形成，既兼顾了POE的胶膜的高阻水性和高抗PID性能，也具备EVA胶膜的双玻组件高成品率的层压工艺特性，目前是P型双玻封装的主流方案。

POE分子结构

EVA分子结构

不同光伏封装胶膜性能比较

为了保证组件封装的可靠性要求，封装胶膜的选择至关重要。而不同封装胶膜由于分子结构及设计的差异，其在水汽阻隔性，电学性能，抗PID性能上均有一定的差异。

（1）分子结构差异影响

EVA胶膜是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物，胶膜的溶脂较高，具有较好的加工特性和粘接性，组件层压过程中不易产生气泡，但因分子特点中含有酯基，在老化后极易水解形成醋酸导致PID现象发生。

POE胶膜是乙烯和α-烯烃共聚物，胶膜的溶脂较低，分子结构中不含醋酸且具有低水透、高体阻等优势使双面组件有更加长效的抗PID性能，但同时POE胶膜在组件层压中容易产生气泡，串距偏移等问题

EPE胶膜是三层结构（EVA/POE/EVA）,可以调控各层的层厚比例，保证胶膜具有POE的可靠性和EVA的加工性，但同时EPE胶膜可能存在层厚均一性，助剂析出等问题。

表1 不同胶膜的性能比较

组件在户外使用过程中，空气中的水分会进入组件内部造成电池片表面的栅线氧化，焊带腐蚀，从而引发材料本身降解或组件失效，因此封装材料阻水值越低，组件的封装可靠性越高。行业一般采用温度38±5℃、湿度100%条件测试，本文中水气渗透率测试采用红外法（设备型号为美国膜康PERMATRAN-W3/61水气透过测试仪）测试，结果如表2所示。(2)水汽透过率的差异

表2 不同胶膜的水透性能比较

(3）体积电阻率的差异从测试结果上看，POE的水透最低，分析原因为常规POE是由茂金属催化剂开发而来，本身具有优异的水气阻隔能力，不带极性基团，交联后的POE分子结构致密，水气分子难以穿透，而EVA本身带有极性基团，交联后分子结构较为松散，水分子更易穿透，阻水能力差。

电气绝缘性能是光伏组件的重要指标之一，而封装胶膜中是通过体积电阻率来评估其绝缘性的，体积电阻率是单位体积对电流的抵抗，用来表征材料的电性质，通常体积电阻率越高，材料用做电绝缘部件的效能就越高，本文按照GB/T1410-2006规定的要求，施加1000±2V，电化时间600s条件下对不同种类胶膜进行体积电阻率的测试，结果如表3所示。

表3 不同胶膜的体积电阻率比较

（4）不同胶膜的抗PID性能差异从表中可知，POE的体积电阻率最高（达到16次方），EVA的体积电阻率最低（仅15次方），胶膜体积电阻率越高可以有效降低组件的PID现象的发生，提高组件的安全和可靠性。

在近几年来光伏组件耐候性测试中PID老化测试等是常见的失效项目，不同封装胶膜的抗PID性能有一定的差异。本文通过P型双玻组件在-1500V，85℃，85%RH条件下进行了相关测试，结果如下图1所示。

从图中可以看出，双POE胶膜搭配的组件抗PID性能最好，双EVA胶膜搭配的组件抗PID性能最差。主要原因为POD体积电阻率高，水透低，抗PID性能更好。

3.N型电池片封装方案需求

由于P型电池片的发电效率已接近理论极限，为了追求更高的转换效率，电池片技术不断迭代更新。2023年是topcon(N型电池)技术快速渗透的一年，保守估计2023年N型电池产能将达80GW。

相比传统P型电池，N型电池片对水汽更加敏感，更不耐酸腐蚀，电池片也更薄，因此N型电池片对于胶膜的封装要求更高，要求胶膜不能释放醋酸根离子，水汽阻隔性更高，并且具有更好的应力要求。

通过市场调研，目前行业对N型组件的主流封装方案如表4所示。

表4 行业对N型组件主流封装方案

从表4可知，目前行业为了保证N型组件的可靠性，会优先选择可靠性能较好的POE胶膜进行封装。

（上图为推广位）

（上图为推广位）

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