透明 EVA 膠膜具有良好的封裝性能、透光率、交聯度,隨著光伏組件對封裝要求的多元化及光伏膠膜產品的豐富與迭代,透明 EVA 膠膜的市場份額有所下降,但是在可預見的一段時間內仍是應用最為廣泛的膠膜產品。白色 EVA 膠膜是透明 EVA 膠膜通過添加白色填料預處理后生產而成,其主要用于組件的背面封裝,可有效提升光線反射率,使太陽能電池可利用被反射的光線進行發電,從而提高組件的發電效率。
POE 膠膜是繼 EVA 膠膜之后發展的光伏封裝材料,具有良好的電氣絕緣性、水汽阻隔性和抗 PID 效應性能,同時兼具高彈度、高強度、耐低溫等良好的物理機械性能,且不會分解產生具有腐蝕作用的酸性物質,主要用于雙面雙玻組件、N 型組件、疊瓦組件等封裝要求較高的組件封裝。與 EVA 膠膜相比,POE膠膜的配方與助劑體系技術難度更高,同時需解決 POE 膠膜在組件層壓時產生的打滑、氣泡等工藝適配問題,對制造廠商的技術能力提出了更高要求。EPE 膠膜是由 POE 樹脂和 EVA 樹脂通過共擠工藝制成的多層膠膜,通常由兩層 EVA 與一層 POE 構成。EPE 膠膜是性能與成本上的折中產品,在一定程度上兼顧了 POE 膠膜的良好性能以及 EVA 膠膜的成本優勢。在短期內 POE樹脂供應受限的情況下,EPE 膠膜將占有部分市場空間。
(3)緩解 PID 效應是光伏膠膜產品發展的重要方向
光伏發電的基本原理是當太陽光照在半導體 P-N 結上,形成新的空穴-電子對,在 P-N 結內建電場的作用下,空穴由 N 區流向 P 區,電子由 P 區流向 N 區,接通電路后就形成電流。
N 型電池因其材料與結構特點相比于 P 型電池需使用更多銀漿,根據中國光伏行業協會數據,2022 年 P 型電池正面及背面銀漿消耗量約 91mg/片,N 型TOPCon 電池雙面銀(鋁)漿平均消耗量約 115mg/片,HJT 雙面低溫銀漿消耗量約 127mg/片。為降低柵線成本,除多主柵技術外,N 型電池柵線技術發展方向還包括柵線材料的改變,TOPCon 電池使用加入鋁成分的銀(鋁)漿,HJT電池正在發展銀包銅、電鍍銅等技術。
光伏膠膜的主要原材料系光伏級 EVA 樹脂與 POE 樹脂。2017 年前,光伏級 EVA 樹脂與 POE 樹脂均主要依賴進口。EVA 樹脂是光伏膠膜的傳統主流原材料,其國產化進程相對較快,2017 年起,斯爾邦石化、聯泓新科、寧波臺塑等國產樹脂供應商快速崛起,陸續產出光伏級 EVA 樹脂,2021 年下半年起,隨著浙石化、中化泉州、榆林能化等國產樹脂供應商加入光伏級 EVA 的生產,EVA 國產化率已基本達到 60%左右,形成了穩定的國產產能供應。
POE 樹脂與 EVA 樹脂的主要原材料均包含乙烯,兩者的原材料成本并無顯著差異,POE 樹脂的制備主要為催化劑溶液聚合法,生產成本亦不高于 EVA 樹脂。目前 POE 樹脂與 EVA 樹脂的價格差異主要因技術門檻、供需關系等產生,若未來 POE 樹脂的海外擴產與國產化順利推進,POE 樹脂應用于光伏膠膜領域的供應與成本壓力有望緩解,有利于 POE 膠膜的進一步推廣應用。
3、下游光伏行業未來發展趨勢對光伏膠膜的影響
隨著技術與產品迭代,新型光伏組件與電池對封裝材料性能提出了更高要求,具體情況如下:
(1)光伏電池 N 型化
根據原材料和電池制備技術的不同,光伏電池可分為 P 型電池和 N 型電池,N 型電池主要包括 TOPCon、HJT(異質結)等。目前市場上主流的 PERC 電池光電轉化效率已實現 23.2%,理論極限效率為 24.5%。與 P 型電池相比,N 型電池擁有轉換效率高、溫度系數低、光衰減系數低、弱光響應等綜合優勢,其中HJT 和 TOPCon 電池的理論極限效率分布達到 27.5%和 28.7%,在系統成本與全周期發電量上具有明顯優勢。
根據中國光伏行業協會的數據,2022 年光伏電池仍以 PERC 為主,但隨著N 型電池產能陸續釋放,PERC 電池市場占比下降至 88%,N 型電池市場占比達到約 9.1%。目前 PERC 電池技術已經逼近理論極限效率,隨著電池片技術快速發展,預計 2030 年 N 型電池市場占比將超過 70%。
N 型 TOPCon 電池發揮主要發電功能的正面具有帶負電的鈍化層,因此對電荷與陽離子聚集更加敏感,需要封裝材料具有更強的抗 PID 性能。此外,為降低成本,N 型 TOPCon 電池柵線應用了銀鋁漿,較傳統銀漿更容易被腐蝕,對膠膜保護性能的要求更高。此外,N 型電池的年衰減更低、使用壽命較長,需要膠膜具有更好的耐老化性能。POE 膠膜具有優異的水汽阻隔性能和電氣絕緣性能,契合了 N 型電池更高的封裝性能要求,有望占據更多市場份額。