光伏行业报告：N型发展推动POE胶膜应用，POE产业链进入红利期
报告出品/作者：民生证券、方竞
以下为报告原文节选
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一、POE是更适配高效电池的胶膜封装材料
1、POE胶膜理化性能更优
光伏胶膜封装材料集成于盖板玻璃/背板与中间电池片之间，起到粘接、保护作用。胶膜在组件成本占比约4-6%上下，比例不高但对组件使用寿命、发电效率影响明显。
EVA是PERC时代光伏封装胶膜的主流材料。EVA全称为乙烯-醋酸乙烯聚合物，是由乙烯单体（E-Ethylene）和醋酸乙烯单体（VA-VinylAcetate）以一定比例共聚而成的共聚物。EVA胶膜是过去最为成熟的胶膜材料，光学性能、粘结性表现好，且成本相对低廉。2021年组件封装市场占比仍超过7成。
由于先天性的材料结构特征，EVA在水汽透过性、酸碱表现、玻璃化温度等方面存在一些固有的缺陷。而过去一段时间PERC为主流的电池方案，电池汇流、组件封装方式的精细度不高，硅片也更厚，对胶膜材料的宽容度高。2015年以后EVA的成熟发展基本和PERC电池的规模应用相辅相成。
封装材料随电池/组件技术变化升级。随电池技术发展，对胶膜封装材料的要求在不断变化、加强，尤其透水率、透光率、应力表现（模量）、耐候性（耐紫外线、高温）、粘接强度、抗老化能力等有更高的要求。
POE封装性能更优。相较EVA胶膜，POE胶膜更换粒子材料，制成胶膜的主要优势体现在：
➢酸碱性（抗PID、表面腐蚀等）：EVA酯键在潮湿环境中分解，产生可移动的乙酸，与玻璃中Na盐反应生产Na离子，电池工作状态下组件边框负电势作用下Na离子向电池片表面移动，并于减反射层（正面）、钝化层（背面）表面富集，造成电池输出功率下降及组件寿命衰减，且乙酸可能对电池结构造成腐蚀。POE粒子原料不含醋酸乙烯，不存在反应生成醋酸的可能性，整体呈现酸碱中性。
➢水汽透过率：水汽进入会造成组件内部金属部件腐蚀，胶膜需要保护电池片不受水汽影响。POE为非极性材料，无法与水分子形成氢键，制得胶膜水汽透过率表现优于EVA。参考Dow测试数据，POE仅为EVA的十分之一。
➢体积电阻率：胶膜需要具备良好绝缘性能，减少漏电流，延缓组件衰减。
➢黄变/老化：光照或高温条件下EVA醋酸乙烯酯链段可能反应生产多种副产物，可能造成胶膜气泡产生或脱层。醋酸、乙醛等可能造成胶膜黄变，透光率下降造成效率损失。相对而言，POE无极性基团，分子材料中三级碳原子相对较少，在耐热、抗UV表现更好。
➢玻璃化温度：温度低于玻璃化温度时，胶膜材料会逐步呈现刚性，对电池片的保护能力大幅下降，外界应力作用下易造成电池片隐裂，且粘性下降可能造成组件脱层。POE的玻璃化温度在-40度以下，优于EVA。
➢储能模量：储能模量表征弹性材料在形变过程中储存能量的大小。交联后EVA储能模量大于POE，高模量胶膜可能对电池片造成更大的应力。
2、N型电池/组件对胶膜要求更高
N型TOPCon（隧穿氧化层钝化接触，Tunnel Oxide Passivated Contact）电池大体是基于PERC电池的基础架构，主要变化体现在：
➢其一将衬底由P型换为N型，N型半导体少子寿命高，基本无硼氧复合，且对金属污染宽容度更高；
➢其二在背面结构中，先增加1-2nm的隧穿氧化层SiOx，再沉积一层掺杂多晶硅npolySi，形成背面钝化接触结构。隧穿氧化层提供了良好的化学钝化性能，大幅降低了界面复合，同时允许多数载流子有效地隧穿通过到掺杂多晶硅层。掺杂的多晶硅层与基体形成n+/n高低场，阻止少数载流子运动至表面，形成选择性钝化接触。
N型电池/组件效率、寿命等较PERC有大幅提升，材料工艺选择也有差异，尤其薄硅片、低银耗等造成N型电池对于表面应力、酸碱度更加敏感，对胶膜要求更高：➢TOPCon更换为N型衬底，PN结方向与P型相反，正面材料为Al2Ox及SiNx（类似PERC背面），相较PERC正面材料受PID影响更明显，POE更适配。
➢TOPCon正面主栅为银浆，细栅为银铝浆，浆料体系更为敏感，更容易受到酸性环境的影响。同时SMBB对应主栅、焊带宽度会大幅下降，与电池片的接触面更窄，对酸性环境更为敏感。
➢N型TOPCon电池双面率可以达到85%，考虑其双面率优势，更适合做双面结构，尤其对透明背板产品，要求胶膜的水汽透过率更低。
➢相较P型电池，N型衬底少子寿命更长，受杂质影响小，同时基本上消除了硼氧复合造成的LID，TOPCon组件首年衰减优化至1%，年衰减幅度较P型明显减少，寿命在30年上下。POE的耐老化表现更好，配套TOPCon能够最大化发电量优势。
➢目前量产TOPCon采用硅片厚度已经降到130μm上下，硅片更薄且量产线基本上市182、210尺寸，对轻质化也有更高的要求，POE密度较EVA小10%上下，也更有优势。薄硅片本身对表面应力更敏感，POE交联后储能模量小于EVA，电池片所受应力更小。
二、N型产业化启动，推动POE需求释放
1、过去POE渗透率随双玻应用稳步提升
POE相较EVA性能优势明显，但从实际市场份额看，EVA仍占据了绝对主流，而限制POE渗透率提升最直接的因素在于POE粒子价格此前大部分时间高于EVA。
此外，P型PERC电池本身衰减比N型明显，且电池汇流、组件封装方式精细度不高，硅片厚度较厚，EVA、白色EVA等产品基本上满足PERC电池封装要求，切换至POE边际收益有限。
双玻组件更适合POE。双面电池背面将单面电池全铝层覆盖改为局部覆盖，提供了反射光线照射至电池片的通路。组件层面，需要将原来单面组件的不透光背板换成玻璃，环境反射光线可以经过未覆盖铝层的部分到达电池片表面，增加受光面积，实现双面发电。
PERC电池背面采用AlOx/SiNx钝化，由于双面电池背面Al浆局部覆盖，未覆盖的钝化层直接和胶膜接触。对双玻组件，如果采用EVA胶膜，湿热环境下会产生醋酸，直接与背面玻璃接触生成Na+，造成PID衰减。双玻组件大部分采用POE/EPE胶膜作为封装材料，主要原因在于：
➢一方面POE粒子原材料为乙烯+α烯烃，并不需要醋酸乙烯，不存在反应生成醋酸的可能性；
➢另一方面，即便是包含EVA成分的EPE胶膜，由于POE材料本身（EPE中间层）有更好的水汽阻隔性，也可以尽可能减少水汽进入；
➢此外，由于双玻在玻璃厚度保证的情况下，其结构强度好于单玻+背板，允许组件封装采取半框的形式，此时对胶膜水汽阻隔的要求会更高。
-----------报告摘录结束 更多内容请阅读报告原文-----------
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精选报告来源：虎鲸报告
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