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加速产业化落地!百佳年代钙钛矿胶膜已实现批量交付!

2022-08-24

近日,百佳年代与国际知名化工企业联合研发的高可靠性钙钛矿封装胶膜Billirial ®已实现批量出货,并于今年6月份完成协鑫光电首批订单交付。




百佳年代早在2018年初便开始布局钙钛矿封装技术,与国际知名化工企业签署合作协议,联合开发了应用于钙钛矿组件的热塑性聚烯烃封装胶膜Billirial ®。该产品采用新型环保配方体系,不析出小分子物质,可实现100~120℃条件下的快速低温层压贴合,可有效保障钙钛矿电池结构的完整性和稳定性。该产品兼具高透光率、高耐候性、低水汽透过率、高粘合力等特性,能够有效降低钙钛矿电池的老化衰减率。


目前产品正逐步得到市场验证,深受海内外客户青睐。除本次交付的协鑫光电外,公司还与纤纳光电、极电、万度、中普等众多国内钙钛矿企业进行技术对接和试样,并与奥地利、德国、法国、波兰、瑞典、比利时等诸多海外钙钛矿企业达成合作,部分客户已实现小批量交付。


钙钛矿电池技术

成本及效率优势显著,但稳定性及使用寿命尚存短板

钙钛矿是一种光电转换效率较高的晶体材料,一般以钙钛矿型(ABX3型)多晶为吸光材料制作的太阳能电池,被称为钙钛矿型太阳能电池(Perovskite Solar Cells),属于第三代太阳能电池,也称作新概念太阳能电池(Emerging PV)。



©资料来源:南京信息工程大学,东方财富证券研究所


钙钛矿电池由钙钛矿、电子传输层、空穴传输层等组成,其与非晶硅薄膜电池类似,具有P-I-N结构。钙钛矿材料作为光吸收层(I层),夹在电子传输层(N层)和空穴传输层(P层)之间。太阳光从FTO面照射到钙钛矿太阳能电池上的吸收层,然后吸收光子激发产生激子进而分离成电子-空穴对。电子和空穴对进一步分离成自由电子和带正电的空穴,分别被电子传输层和空穴传输层快速抽取。即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层,被FTO收集;空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层,被金属电极收集。最后,通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。



注:(a)介孔结构;(b)规则平面结构;(c)倒置平面结构


©资料来源:南京信息工程大学,东方财富证券研究所


Scientific Report数据显示,新式钙钛矿光伏电池的极限转换效率可达33%,钙钛矿叠层电池更是高达43%。受益于高转化率和低成本优势,叠加轻薄、柔性和可定制特性,钙钛矿电池可广泛应用于大型集中式电站、BIPV、BAPV等多种场景,发展前景广阔。


2022年以来,钙钛矿电池技术不断取得突破性进展,协鑫光电、纤纳光电等企业已经实现兆瓦级产能,甚至发布了基于钙钛矿技术的组件产品。受益于广阔的市场前景,钙钛矿电池技术也吸引了腾讯、宁德时代、碧桂园等诸多知名企业的争相布局。同时,钙钛矿发展也得到了政府有关单位关注,国家发改委、科技部等9部委先后发布《“十四五”可再生能源发展规划》以及《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,文件中明确指出要掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术。


钙钛矿技术以“高潜力”、“低成本”、“可与晶硅叠层”等特性得到了市场广泛关注,但与此同时也给辅材厂商带来了很大挑战。由于钙钛矿属于离子晶体材料,相比于晶硅电池,钙钛矿质地脆弱、不耐高温、易氧化、湿气环境下易分解等特性导致其寿命较短且光电转化率衰减较大,因此,如何提升钙钛矿的稳定性是全世界钙钛矿企业和研究机构都在力图攻克的难题。


钙钛矿封装胶膜

有效提高钙钛矿组件的稳定性,降低衰减率

在光伏组件的封装过程中,光伏胶膜主要用于粘结电池片、光伏玻璃和背板,具有耐湿热、抗紫外线老化、抵御水汽等作用,其化学性质以及稳定性对于光伏组件的发电性能、产品质量、使用寿命起着至关重要的作用。由于不同电池技术路线的发电原理以及化学性质具有显著差异,因此针对不同的电池技术路线,胶膜的产品形态亦有所不同。例如,透明EVA胶膜以及白色EVA胶膜主要应用于PERC组件,而POE胶膜和EPE胶膜则主要针对TOPCon、HJT等N型电池。  


目前钙钛矿电池依然存在水汽敏感,不能承受高温等技术痛点,传统光伏胶膜无法满足其组件封装要求,需借助定制化的钙钛矿胶膜技术,方可弥补其产品缺陷。百佳年代主导研发的高可靠性钙钛矿封装胶膜Billirial 产品采用热塑性聚烯烃封装胶膜技术,可有效解决钙钛矿电池痛点。


针对钙钛矿不耐高温的特点,百佳年代主导研发的Billirial ® 热塑性胶膜能够与玻璃、金属材料等均具有很高的粘接性,具有优异的低温层压性能。层压温度可控制在100-120℃左右,低温封装下与玻璃的玻璃强度>80N/cm,能够有效保证钙钛矿电池结构的稳定性与组件贴合的密封性。


由于钙钛矿属于离子晶体材料, Billirial ® 热塑性聚烯烃封装胶膜是百佳年代与国际知名化工原料企业历时多年联合研发而成,产品加工纯度高,不析出小分子物质,能够有效保证钙钛矿型(ABX3型)晶体结构的完整性,从而提高产品稳定性


百佳年代Billirial ®热塑性聚烯烃封装胶膜具有优异的耐候性,老化后胶膜黄变抗黄变性能优异,3倍IEC序列老化后和玻璃的剥离强度衰减低。


Billirial ® 热塑性聚烯烃封装胶膜具有稳定的抗蠕变性能,可通过IEC61730测试认证。


百佳年代的高可靠性钙钛矿封装胶膜Billirial ®产品,储备多套技术配置方案,可满足客户对层压温度等方面的定制化需求。百佳年代依托自身创新应用平台,积极协同上下游合作伙伴解决钙钛矿的技术难题,助推钙钛矿电池技术的产业化落地。相信,受益于产业链各个环节的协同创新,钙钛矿电池技术的产业化落地速度也将不断加快,成本更低、转换效率更高的钙钛矿组件,亦将再次助推光伏行业的“降本增效”,助力全球实现“碳中和”目标。