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改性有机硅胶助力光伏产业绿色低碳发展

改性有机硅胶助力光伏产业绿色低碳发展 FG新能源胶粘剂
2025-04-11
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前言

随着能源问题在大众面前的聚焦,人们越来越意识到:太阳能是未来最清洁、安全、可靠的能源,也是目前地球上储量最多的可再生资源。能源革命时代的到来,也引发了产业升级与迭代,为许多新兴产业发展赋能。
光伏发电系统不需要燃料,不会产生二氧化碳等有害气体,对环境污染非常小。同时,光伏发电系统的使用寿命长,不会产生废弃物,对环境的影响也很小。

光伏辅材(封装胶膜)现状

在理想状态下,光伏板的的工作寿命能达到25年以上。听起来是不是很美好?但事实情况是,很多标准的光伏组件,由于封装技术水平低下,封装材料落后,会相继出现胶膜黄变、龟裂的现象,大大缩短了电池板的使用寿命。

现在市面上常见的光伏组件由哪些“零件”组成呢?主要有高效晶体硅太阳能电池片、超白布纹钢化玻璃、EVA/POE、TPT背板以及铝合金边框

晶硅电池片是太阳能电池的主体部分,比较娇贵,它又大又薄,要是封装不好,可能会出现龟裂;而且,晶硅电池片长期暴露在户外,很容易受到雨雪冰雹、风吹日晒的影响,导致光电转换效率下降;因此需要在它的上下两侧封装胶膜,隔绝外界因素的影响,以起到密封保护的作用。

以往,最常用的封装材料是EVA/POE胶膜,但是它们也存在一些局限性,比如材料黄变,透光率下降,导致发电效率大打折扣。

光伏辅材(封装胶膜)新技术

随着技术迭代,新型有机硅高透液体封装胶应运而生,它比市面上常见的EVA/POE胶膜耐老化性能更好,耐候性更强,能够更好的提升太阳能电池的使用年限,提升光电转化效率,这就如同撑起了一把强大的“保护伞”,协助电池片更好的发挥作用。

光伏行业发展始终围绕降本增效主线,伴随N型组件和钙钛矿等新型电池技术发展,转换效率提升的同时也对辅材封装提出新要求,一方面是对辅材透光性、阻水、抗紫外、耐候性等要求更高,另一方面辅材端成本仍需下降。近期硅胶替代胶膜技术引起热议,锦富技术提出使用改性硅胶,该硅胶为双组份结构(AB胶),基材为有机硅,采取全贴合工艺替代传统组件层压工艺。

实际上,硅胶封装技术早有先例,2013年全球著名有机硅材料厂商美国道康宁公司推出有机硅材料封装方案,并与比亚迪合作开发由液体硅胶材料封装的双玻组件。

改性硅胶有望成为下一代封装材料,降本增效主要体现在两方面:

1)性能方面,有机硅光通量较大,可以保证组件发电效率,并且在紫外线下具有良好的稳定性,耐久性较佳

2)工艺方面,相比层压工艺,液体封装工艺对资本和劳动力密集程度要求较低,并且由于硅片减薄,贴合工艺能够降低电池片隐裂风险,提升良率。综上,该技术具备发展前景,改性硅胶有望成为下一代封装技术布局窗口。

改性硅胶材料性能较佳,涂胶工艺适配XBC、钙钛矿电池。材料性能方面,硅胶透光性高于胶膜,有利于提升组件光电转化效率,同时在紫外线下具有良好的稳定性、耐久性、没有挥发物。工艺方面,由于涂胶能够精准定位,如跳过BC电池背面焊点,适配工艺复杂度、精度要求显著提升的XBC、钙钛矿技术。

此外,改性硅胶具备经济性,由于胶膜和液态胶固化路径不同,单位面积胶水用量克重数为胶膜70%左右,因此若使用改性硅胶封装,预计组件厂单GW胶水采购价值量有望减少30%。

改性硅胶技术目前处于初期阶段,解决透水性、设备资本开支高、生产效率低三个问题有利于加速改性硅胶技术产业化和商业化进程。

1)透水性问题:虽然硅胶具备高透光性,但是阻水性能较差,目前厂商通过增加其他助剂而提升阻水性能

2)设备成本较高问题:光伏设备单GW资本开支为8千万元,使用改性硅胶封装,工艺中需将层压机替换为涂胶机,目前涂胶机单GW设备资本开支为4千万元,封装设备成本较原先提升37%,业内估算:未来或将采用In house方式或降低设备精度解决设备成本问题,预测设备成本有望下降至800万元/GW

3)生产效率较低问题传统层压制作一版组件时间为15-18分钟,一版约为10-20片组件,目前采用涂布工艺单片组件制作时间为1分钟,涂胶工时较长,我们认为可以优化产线提高生产效率,如增加涂胶工位提高加工速度若以上问题可以解决,行业报告有测算显示:5年内成本下降空间为45%,且成本较POE胶膜低22%

有机硅高透液体封装胶的未来将有一片蓝海

有机硅高透液体封装胶属于硅氢加成固化材料,它的粘接性、电气绝缘性好;耐候性、耐臭氧性和抗化学侵蚀性强;而且还能耐高低温,从-40℃到260℃都能持续运作;这些物理特性注定了它的未来,绝不仅仅是在光伏产业大显身手。

随着经济的发展,工业产品需求快速增长,胶粘材料与胶粘剂需求量不断提升,今后,在风电、电子电器、动力电池及新能源汽车、物联网、机械制造、轻工和日常生活等众多领域逐步产生新型产品需求,胶粘材料与胶粘剂成为各个领域实现轻量化、高粘接、提质增效的重要产品。

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