太陽(yáng)能電池背膜

1、- -太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)調(diào)查報(bào)告重慶紐米新材料科技有限公司李偉目錄前言1TOC o 1-5 h z一、太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況1二、太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)市場(chǎng)狀況、發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程2三、不同結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池背板的比較5四、太陽(yáng)能電池背膜使用的各種氟塑料的比較7五、薄膜用聚偏氟乙烯（PVDF）相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介11六、PVDF太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)動(dòng)態(tài)15七、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能電池背膜生產(chǎn)廠家18八、說(shuō)明20、乞、前言光電直接轉(zhuǎn)換方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光產(chǎn)生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光

2、電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無(wú)法比擬的。太陽(yáng)能電池主要用于:1.用戶太陽(yáng)能電源1小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；23-5KW家庭

3、屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；3光伏水泵：解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。2.交通領(lǐng)域如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。3.通訊/通信領(lǐng)域太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。石油、海洋、氣象領(lǐng)域石油管道和水庫(kù)閘門(mén)陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等家庭燈具電源如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。光伏電站10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車(chē)

4、廠充電站等.7.太陽(yáng)能飛機(jī)例如:2010年7月8日世界最大太陽(yáng)能飛機(jī)一一瑞士制造的“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”飛行26小時(shí)后，于當(dāng)?shù)貢r(shí)間809時(shí)在瑞士帕耶那機(jī)場(chǎng)降落，成功完成首次晝夜試飛。這是世界上首次進(jìn)行太陽(yáng)能飛機(jī)的夜間試飛。“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”由該項(xiàng)目總裁、瑞士探險(xiǎn)家安德烈勃希伯格駕駛。當(dāng)?shù)貢r(shí)間7日6時(shí)51分“太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)”起飛，到16時(shí)40分，飛行高度超過(guò)了預(yù)定的8500米，達(dá)到8700米，飛機(jī)在這一高度上為蓄電池充電，以備夜航?！疤?yáng)驅(qū)動(dòng)”翼展長(zhǎng)度為63.4米，上面安裝有1.2萬(wàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板，為飛機(jī)上總重達(dá)400公斤的4個(gè)蓄電池充電?！疤?yáng)驅(qū)動(dòng)”的大小與空客A340型飛機(jī)相當(dāng)，而重量只有1600公斤，僅相當(dāng)于一

5、輛普通小汽車(chē)。飛機(jī)用超輕碳纖維材料制成，為減輕飛機(jī)重量，駕駛基本是機(jī)械操縱，沒(méi)有使用大量電子設(shè)備，甚至連機(jī)身都是貼薄膜，沒(méi)有涂油漆。太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前的可再生能源日益制約著國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸的嚴(yán)峻形勢(shì)下正以較快的速度在發(fā)展。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。目前我國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)除太陽(yáng)能電池背膜以外其他組件全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，太陽(yáng)能電池背膜(太陽(yáng)能電池背板膜)起著保護(hù)光伏組件中的電池片的作用，具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性。由于太陽(yáng)能電池背膜作為一類重要的太陽(yáng)電池組件封裝材料，其技術(shù)，門(mén)檻要求相當(dāng)高，加之相關(guān)原材料長(zhǎng)期受到國(guó)外氟化工

6、巨頭的專利技術(shù)制約，時(shí)至今日其國(guó)產(chǎn)化程度極低，造成現(xiàn)在國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)商采用的背膜大多是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格較高且供貨周期不能保證。因此，背膜國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)光伏企業(yè)的必然選擇。用PVDF制備太陽(yáng)能電池薄膜的工藝難點(diǎn)主要在于PVDF的溫度范圍和拉伸倍率比其他典型樹(shù)脂窄得多，更難確定能使其整個(gè)加工過(guò)程更加穩(wěn)定的生產(chǎn)條件。目前國(guó)內(nèi)有蘇州中來(lái)(Jolywood)公司年產(chǎn)3000萬(wàn)平方米太陽(yáng)電池背膜于2010年1月破土動(dòng)工等太陽(yáng)能電池背膜項(xiàng)目在建，但國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池企業(yè)對(duì)于背膜氟膜基本依賴進(jìn)口或者通過(guò)涂覆的方式代替。此外，雙向拉伸PVDF薄膜生產(chǎn)成功(中國(guó)塑料制品網(wǎng)報(bào)道于2009年12月1日)已見(jiàn)報(bào)道。美

7、國(guó)羅德島州文索基特市(Woonsocket,R.I.)的帕金森科技有限公司(ParkinsonTechnologiesInc.)聯(lián)同美國(guó)新澤西州塞羅費(fèi)爾(Thorofare,N.J.)的蘇威蘇萊克斯公司(SolvaySolexis,Inc.),首次生產(chǎn)了雙向拉伸PVDF薄膜，該薄膜是位于文索基特市(Woonsocket)的帕金森的馬歇爾&威廉姆(ParkinsonsMarshall&Williams)的擠出和取向?qū)嶒?yàn)室設(shè)備的一個(gè)Solvay項(xiàng)目（具體細(xì)節(jié)保密）現(xiàn)就調(diào)查收集到得相關(guān)資料做如下總結(jié)：一、太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況（參考中投顧問(wèn)發(fā)布的2010-2015年中國(guó)太陽(yáng)能電池行業(yè)投資分析及前景預(yù)

8、測(cè)報(bào)告）當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始實(shí)行“陽(yáng)光計(jì)劃”，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國(guó)際光伏市場(chǎng)巨大潛力的推動(dòng)下，各國(guó)的太陽(yáng)能電池制造業(yè)爭(zhēng)相投入巨資，擴(kuò)大生產(chǎn)，以爭(zhēng)一席之地。全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)1994-2004年10年里增長(zhǎng)了17倍，太陽(yáng)能電池生產(chǎn)主要分布在日本、歐洲和美國(guó)。2007年全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)量達(dá)到3436MW，較2006年增長(zhǎng)了56%。2008年全球太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)量提升至6.85GW，也幾乎是倍數(shù)的成長(zhǎng)。中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能電池的研究起步于1958年，目前

9、，中國(guó)已成為全球主要的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó)。2007年全國(guó)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量為1188MW,2008年的產(chǎn)量繼續(xù)提高，達(dá)到了200萬(wàn)千瓦。2009年中國(guó)太陽(yáng)能電池/模組制造商的產(chǎn)能較2008年倍增，達(dá)到&000MW，電池產(chǎn)量超過(guò)4,000MW。中國(guó)已在生產(chǎn)制造方面取得重要地位，也將成為使用太陽(yáng)能的大市場(chǎng)。2009年國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃、金太陽(yáng)工程等諸多補(bǔ)貼扶持政策，在政策的支持下中國(guó)有望像美國(guó)一樣，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)巨大的市場(chǎng)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽(yáng)

10、能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽(yáng)能電池市場(chǎng)前景廣闊。其中中投顧問(wèn)發(fā)布的2010-2015年中國(guó)太陽(yáng)能電池行業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告共十一章。首先介紹了太陽(yáng)能電池的定義、種類、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域等，接著分析了國(guó)際國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，然后具體介紹了單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池、多元化合物太陽(yáng)能電池

11、、薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展。隨后，報(bào)告對(duì)太陽(yáng)能電池行業(yè)做了技術(shù)研發(fā)分析、原料市場(chǎng)分析、關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析、投資分析和未來(lái)前景趨勢(shì)分析，最后分析了國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能電池重點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀況，對(duì)太陽(yáng)能電池行業(yè)有個(gè)系統(tǒng)介紹。二、太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)市場(chǎng)狀況、發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程（一）太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)市場(chǎng)狀況（參考中投顧問(wèn)2010-2012年太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研及投資分析預(yù)測(cè)報(bào)告）中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去的幾年經(jīng)歷了告訴增長(zhǎng)，但也存在諸如盲目投資、惡性競(jìng)爭(zhēng)、創(chuàng)新力不足等問(wèn)題。同時(shí)，由于技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和突破，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正擺脫其高能耗、高污染的形象，展露出較大的發(fā)展?jié)摿Α?009年3月，中國(guó)敦煌10MW并網(wǎng)型光伏

12、發(fā)電項(xiàng)目招標(biāo)中，所有投標(biāo)都低于2元/KWh，最低標(biāo)0.69元/KWh，次低標(biāo)1.09元/KWh，這說(shuō)明中國(guó)光伏企業(yè)已具有相當(dāng)?shù)膬r(jià)格承受能力和競(jìng)爭(zhēng)力，在降低光伏發(fā)電成本方面很可能走在全球前列。太陽(yáng)能電池組件封裝材料主要包括玻璃、EVA、膠膜、邊框、背膜、接線盒、硅膠等，目前除背膜意外的其他封裝材料均一再中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，大大降低了太陽(yáng)電池組件單位發(fā)電功率的制造成本。但是，背膜作為一類重要的太陽(yáng)電池組件封裝材料，其技術(shù)，門(mén)檻要求相當(dāng)高，加之相關(guān)原材料長(zhǎng)期受到國(guó)外氟化工巨頭的專利技術(shù)制約，時(shí)至今日其國(guó)產(chǎn)化程度極低，造成現(xiàn)在國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)商采用的背膜大多是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格較高且供貨周期不

13、能保證。因此，從降低太陽(yáng)能電池組件單位發(fā)電功率的制造成本角度來(lái)講，背膜國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)光伏企業(yè)的必然選擇。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)背膜產(chǎn)業(yè)還處于起步發(fā)展階段，其開(kāi)發(fā)生產(chǎn)企業(yè)多分布于中國(guó)大陸長(zhǎng)三角地區(qū)，開(kāi)發(fā)的背膜類型主要有復(fù)膠型背膜和涂覆型背膜兩大類。以臺(tái)虹、賽伍、樂(lè)凱、匯通微代表的背膜企業(yè)主要采取以PVF、PVDF或ETFE等氟膜與PET基材通過(guò)膠粘復(fù)合而制備復(fù)膠型背膜，其氟膜基本依賴進(jìn)口，背膜制造成本較高。以蘇州中來(lái)，哈氟龍、福斯特等為代表的背膜企業(yè)通過(guò)以四氟樹(shù)脂（PTFE）或三氟氯乙烯樹(shù)脂（CTFE）為主體樹(shù)脂的涂覆方式與PET基材復(fù)合而開(kāi)發(fā)制備涂覆型背膜，在背膜成本與技術(shù)方面具有較大優(yōu)勢(shì)。2010-201

14、2年太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研及投資分析預(yù)測(cè)報(bào)告通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能背膜行業(yè)的市場(chǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行廣泛、深入地調(diào)查研究，并結(jié)合國(guó)家統(tǒng)計(jì)部門(mén)權(quán)威數(shù)據(jù)，以“數(shù)據(jù)、圖表、觀點(diǎn)”的形式，對(duì)太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)2009年的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了全面總結(jié)敘述，報(bào)告內(nèi)同實(shí)際太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況、市場(chǎng)規(guī)模、需求和供給、產(chǎn)品價(jià)格、市場(chǎng)集中度、競(jìng)爭(zhēng)格局、用戶需求、產(chǎn)業(yè)鏈上下游、渠道、進(jìn)出口狀況、重點(diǎn)子行業(yè)、細(xì)分地區(qū)等內(nèi)容以及太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況。報(bào)告還結(jié)合2008-2009年全球金融危機(jī)，研究了當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)和我國(guó)擴(kuò)大內(nèi)需促發(fā)展、產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃等經(jīng)濟(jì)政策對(duì)太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)的發(fā)展影響，最后對(duì)2010年以及未來(lái)

15、3-5年太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深層次、多角度的分析和論證，并對(duì)太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)的營(yíng)銷、投擲、應(yīng)對(duì)金融危機(jī)給出了專家建議。該報(bào)告的研究框架全面、嚴(yán)謹(jǐn)、分析內(nèi)容客觀、公正、系統(tǒng)、真實(shí)準(zhǔn)確地反映了我國(guó)太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，是企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)研究工作時(shí)不可或缺的重要參考資料，同時(shí)也可作為金融機(jī)構(gòu)進(jìn)行信貸分析、論證分析、投資分析等研究工作時(shí)的參考依據(jù)。（二）太陽(yáng)能電池背膜行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程（蘇州中來(lái)太陽(yáng)能新材料技術(shù)有限公司太陽(yáng)電池背膜國(guó)產(chǎn)化及其發(fā)展趨勢(shì)作者：陳曦覃湘）A、雙面氟材：高品質(zhì)背膜不可或缺太陽(yáng)電池背膜主要分為含氟背膜與不含氟背膜兩大類。其中含氟背膜又分

16、雙面含氟（如TPT）與單面含氟（如TPE）兩種；而不含氟的背膜則多通過(guò)膠粘劑將多層PET膠粘復(fù)合而成。目前，商用晶硅太陽(yáng)電池組件的使用要求為25年，而背膜作為直接與外環(huán)境大面積接觸的光伏封裝材料，其應(yīng)具備卓越的耐長(zhǎng)期老化（濕熱、干熱、紫外）、耐電氣絕緣、水蒸氣阻隔等性能。因此，如果背膜在耐老化、耐絕緣、耐水氣等方面無(wú)法滿足太陽(yáng)電池組件25年的環(huán)境考驗(yàn)，最終將導(dǎo)致太陽(yáng)電池的可靠性、穩(wěn)定性與耐久性無(wú)法得到保障，使太陽(yáng)電池板在普通氣候環(huán)境下使用810年或在特殊環(huán)境狀況（高原、海島、濕地等）下使用58年即出現(xiàn)脫層、龜裂、起泡、黃變等不良，造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降低等不良，更危險(xiǎn)

17、的是電池組件會(huì)在較低電壓和電流值的情況下出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象，引起電池組件燃燒并促發(fā)火災(zāi)，造成人員安全損害和財(cái)產(chǎn)損失。研究表明，PET分子主鏈中含有大量的酯基，與水具有很好的親和性，容易產(chǎn)生水增塑，同時(shí)即使微量的水分也會(huì)導(dǎo)致分子主鏈的降解。PET在濕熱老化過(guò)程中老化性能的變化受三個(gè)因素影響：結(jié)晶度、水增塑、水解,各因素自始至終都在起作用,不同的環(huán)境和不同的階段內(nèi)各種不同因素起主導(dǎo)作用。老化初期，結(jié)晶為主導(dǎo)因素,它增加楊氏模量、最大拉伸應(yīng)力,但使材料變脆,降低沖擊強(qiáng)度，然后水增塑成為主要因素,它使材料韌性增加,但是很快水解反應(yīng)上升為主要因素,它引起PET大分子鏈斷裂，分子量下降，從而引起機(jī)械性能的破壞

18、。而溫度的升高則會(huì)使上述過(guò)程明顯加快，因此水和熱是導(dǎo)致PET物理機(jī)械性能急劇下降的主要原因。此外，紫外輻射也會(huì)使PET的分子量、強(qiáng)伸度大幅度下降,結(jié)晶度有所提高,從而使材料脆化。因此，通過(guò)膠粘劑將多層PET膠粘復(fù)合而成的不含氟背膜從材料本身特性上就無(wú)法滿足商用晶硅太陽(yáng)電池組件25年的濕熱、干熱、紫外等環(huán)境考驗(yàn)與使用要求，也就很難適合用于晶硅太陽(yáng)電池組件的封裝。含氟背膜表面的氟材料由于氟元素電負(fù)性大，范德華半徑小，碳氟鍵鍵能極強(qiáng)（高達(dá)485KJ/mol）,且其獨(dú)特的氟化鏈整體結(jié)構(gòu)中的螺旋形棒狀分子緊密、剛硬、表面平滑，使得氟樹(shù)脂的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學(xué)藥品性等各項(xiàng)性能均十分優(yōu)越。氟樹(shù)

19、脂的優(yōu)異特性使得含氟材料（氟膜或氟碳涂料）具有優(yōu)異的耐侯性能，可保障長(zhǎng)期戶外使用的可靠性。作為對(duì)外部環(huán)境與太陽(yáng)電池內(nèi)部起阻隔作用的背膜，其與外部接觸的空氣面以及與EVA結(jié)合的粘結(jié)面（光照面）遭受著主要的老化作用。然而，由于目前背膜開(kāi)發(fā)生產(chǎn)企業(yè)考慮到雙面含氟材料給整個(gè)背膜生產(chǎn)造成的成本壓力，廠商采用了EVA材料（或其他烯烴聚合物）替代雙面含氟的TPT結(jié)構(gòu)背膜中EVA粘結(jié)面（光照面）的氟材料，從而出現(xiàn)了單面含氟的TPE結(jié)構(gòu)的背膜。此類TPE結(jié)構(gòu)的背膜在與組件封裝用EVA膠膜粘結(jié)后，由于其光照面無(wú)含氟材料對(duì)背膜的PET主體基材進(jìn)行有效保護(hù)，組件安裝后背膜無(wú)法經(jīng)受長(zhǎng)期的紫外老化考驗(yàn)，在幾年之內(nèi)組件就會(huì)

20、出現(xiàn)背膜黃變、脆化老化等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響組件的長(zhǎng)期發(fā)電效能，因此單面含氟的TPE結(jié)構(gòu)的背膜是不適用于晶硅太陽(yáng)電池組件的封裝使用的。B、涂覆型背膜：背膜材料發(fā)展趨勢(shì)目前，主流的太陽(yáng)電池背膜多為雙面含氟的復(fù)膠型背膜和涂覆型背膜。復(fù)膠型太陽(yáng)電池背膜（TPT、KPK等）多是以歐美一些氟化工企業(yè)開(kāi)發(fā)的PVF或PVDF等氟膜通過(guò)膠粘劑與PET基材粘結(jié)復(fù)合而成。復(fù)膠型背膜由于其內(nèi)部PET基材兩面存在膠粘劑，而膠粘劑的質(zhì)量水準(zhǔn)不一，加之復(fù)合工藝良莠不齊，在電池組件戶外長(zhǎng)期使用過(guò)程中復(fù)合型背膜受濕度與溫度雙重因素的綜合影響，易發(fā)生粘結(jié)膠層水解等損害，最終導(dǎo)致氟膜（PVF或PVDF等）與PET基材的層間剝離，難

21、以滿足電池組件長(zhǎng)期的可靠性要求。同時(shí)，由于制造專利技術(shù)制約和氟膜表面的親水性改性處理技術(shù)等原因，目前PVF和PVDF等氟膜產(chǎn)品還沒(méi)有在中國(guó)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。因此，采用PVF或PVDF等氟膜開(kāi)發(fā)生產(chǎn)雙面含氟太陽(yáng)電池背膜的中國(guó)企業(yè)長(zhǎng)期受制于外國(guó)氟膜制造商，其背膜制造成本居高不下，且適用于氟膜與PET粘結(jié)的高品質(zhì)膠粘劑多為國(guó)外極少數(shù)廠商技術(shù)壟斷，很難進(jìn)口。而國(guó)內(nèi)一些背膜生產(chǎn)企業(yè)只能采用一些普通的聚氨酯、環(huán)氧或丙烯酸類膠粘劑，這些膠粘劑容易老化，在性能上無(wú)法滿足25年的耐久性要求。鑒于復(fù)膠型太陽(yáng)電池背膜用氟膜未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的現(xiàn)實(shí)情況和背膜內(nèi)部復(fù)合用膠粘劑難以經(jīng)受組件戶外長(zhǎng)期使用過(guò)程中濕熱老化的考驗(yàn)，開(kāi)發(fā)一類不

22、使用膠粘劑的、具有較高一體化程度和具有優(yōu)異長(zhǎng)期耐候性能的低成本的高品質(zhì)背膜產(chǎn)品，是目前背膜開(kāi)發(fā)與技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢(shì)。氟碳涂料經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，在建筑、化學(xué)工業(yè)、電器電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、航空航天產(chǎn)業(yè)、家庭用品的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為繼丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有機(jī)硅涂料等高性能涂料之后，綜合性能最高的涂料品種。目前，應(yīng)用比較廣泛的氟樹(shù)脂涂料主要有PVDF、CTFE、PTFE三大類型，我國(guó)也是繼美國(guó)、日本之后第三個(gè)擁有氟碳涂料合成技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家。以氟樹(shù)脂跨國(guó)企業(yè)（如日本旭硝子、大金和法國(guó)阿科瑪?shù)?）開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的PVDF、CTFE、PTFE樹(shù)脂為主體樹(shù)脂制備的氟碳涂料，廣泛應(yīng)用于橋梁、

23、大廈、鐵路、通信設(shè)施的表面防護(hù)上，并經(jīng)受了40年以上的戶外嚴(yán)酷考驗(yàn)，表現(xiàn)出極佳的耐候性能。同時(shí)，目前包括低溫等離子體改性技術(shù)、輻照改性技術(shù)、真空等離子體化學(xué)接枝技術(shù)在內(nèi)的材料表面改性技術(shù)已較為成熟。因此，將氟碳涂料、PET表面改性技術(shù)、氟涂層表面改性技術(shù)等應(yīng)用于太陽(yáng)電池背膜的開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)不使用膠粘劑并具有優(yōu)異長(zhǎng)期耐候性能的低成本高品質(zhì)涂覆型背膜產(chǎn)品是完全可行的，也是今后背膜材料發(fā)展和國(guó)產(chǎn)化的必由之路。C、背膜國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程：加速推進(jìn)當(dāng)前，國(guó)內(nèi)背膜產(chǎn)業(yè)還處于起步發(fā)展階段，其開(kāi)發(fā)生產(chǎn)企業(yè)多分布于中國(guó)大陸長(zhǎng)三角地區(qū)，開(kāi)發(fā)的背膜類型主要有復(fù)膠型背膜和涂覆型背膜兩大類。以臺(tái)虹、賽伍、樂(lè)凱、匯通為代表的背膜

24、企業(yè)主要采取以PVF、PVDF或ETFE等氟膜與PET基材通過(guò)膠粘劑粘結(jié)復(fù)合而制備復(fù)膠型背膜，其氟膜基本依賴進(jìn)口，背膜制造成本較高。以蘇州中來(lái)、哈氟龍、福斯特等為代表的背膜企業(yè)通過(guò)以四氟樹(shù)脂（PTFE）或三氟氯乙烯樹(shù)脂（CTFE）為主體樹(shù)脂的涂料采取涂覆方式與PET基材復(fù)合而開(kāi)發(fā)制備涂覆型背膜，在背膜成本與技術(shù)方面具有較大優(yōu)勢(shì)。由于國(guó)內(nèi)復(fù)膠型背膜制造企業(yè)在主要原材料和核心技術(shù)方面不具備成本和質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，造成產(chǎn)品整體的核心競(jìng)爭(zhēng)力與利潤(rùn)空間較低。而蘇州中來(lái)公司（Jolywood）通過(guò)自主研發(fā)，在PET表面和四氟涂層（FFC）表面分別采取全球首創(chuàng)的等離子體硅鈦化處理技術(shù)和等離子體氟硅氧烷化處理技術(shù)，

25、顯著增加了PET和FFC的表面能和活性化學(xué)基團(tuán)數(shù)量，使PET與FFC之間、FFC與EVA之間不但具有物理吸附，還產(chǎn)生化學(xué)分子的接枝，使得FFC氟涂層與PET結(jié)合力超強(qiáng)，與EVA的粘結(jié)力大幅度提高，經(jīng)過(guò)85C*85%RH2000小時(shí)老化測(cè)試它們之間不分層不脫層。目前，蘇州中來(lái)四氟型太陽(yáng)電池背膜已通過(guò)了TUV、SGS、UL等國(guó)際認(rèn)證，并在國(guó)內(nèi)外光伏企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。隨著世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的整體向好，中國(guó)和世界光伏產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的高速發(fā)展期。同時(shí)，2010年歐洲光伏政策的調(diào)整和中國(guó)國(guó)內(nèi)光伏應(yīng)用市場(chǎng)的啟動(dòng)使太陽(yáng)電池組件降低成本勢(shì)在必行，我們有理由相信在未來(lái)12年內(nèi)，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)將實(shí)現(xiàn)封裝背膜的國(guó)產(chǎn)化，這也將同

26、時(shí)從真正意義上實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)電池組件應(yīng)用材料的完全國(guó)產(chǎn)化。三、不同結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池背板的比較（參考不同結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池背板的比較上海海優(yōu)威電子技術(shù)有限公司李民）現(xiàn)在常用的太陽(yáng)能電池背板有TPT,TEP,BBF幾種結(jié)構(gòu)，但是TPT的用量最大，目前國(guó)產(chǎn)的質(zhì)量還不太過(guò)關(guān)，大部分依靠進(jìn)口。價(jià)格從80150/平米不等通常的太陽(yáng)能電池背膜是由EVA等粘合劑將TPT（PVF和PET的三層膜結(jié)構(gòu)）粘接在太陽(yáng)能電池板上，起到保護(hù)電池內(nèi)部作用。因?yàn)樘厥庖?，該膜需要良好的力學(xué)強(qiáng)度，電學(xué)特性，良好的耐候性和對(duì)光有良好的遮蔽功能。隨著太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各種相關(guān)部件也越來(lái)越多的成為業(yè)界熱議的話題。在太陽(yáng)能電池組件中背板一直是除硅

27、片以外最重要的材料。各個(gè)背板供應(yīng)商推出了不同結(jié)構(gòu)的背板，給太陽(yáng)能電池組件廠帶來(lái)了如何選擇的問(wèn)題。不同結(jié)構(gòu)背板的使用了不同的材料，性能也各有千秋。針對(duì)太陽(yáng)能電池的不同要求，了解清楚各種背板的優(yōu)缺點(diǎn)是非常重要的。各種結(jié)構(gòu)的背板：背板可以按是否使用氟材料和如何使用氟材料而大致分為雙層氟薄膜結(jié)構(gòu)、單層氟薄膜結(jié)構(gòu)、無(wú)氟結(jié)構(gòu)。下表是目前市場(chǎng)常見(jiàn)的背板的結(jié)構(gòu)、供應(yīng)商和是否有專利保護(hù)的情況。氟材料結(jié)構(gòu)生產(chǎn)商是否有專利保護(hù)*雙層氟薄膜結(jié)構(gòu)PVF/PET/PVFIsovolta/Krempel/臺(tái)虹等無(wú)PVF/PET/PVF/Primer*Krempel等未查到PVDF/PET/PVDFKrempel/海優(yōu)威/賽

28、伍等部分有專利保護(hù)PVDF/PET/PVDF/PO*東洋鋁業(yè)未查到ECTFE/PET/ECTFEHoneywell有專利保護(hù)單層氟薄膜結(jié)構(gòu)PVF/PET/EVAMadico/帆度有專利保護(hù)PVDF/PET/PO海優(yōu)威有專利保護(hù)PVDF/SiOx-PET/PET/PO東洋鋁業(yè)部分有專利限制THV/PET/EVA3M有專利保護(hù)氟碳涂料結(jié)構(gòu)FEVE/PET/FEVE哈氟龍等未查到X/PET/X*國(guó)產(chǎn)未查到無(wú)氟結(jié)構(gòu)PET/PET/PODNP等未查到PET/PET凸版等未查到PET/PO國(guó)產(chǎn)未查到注：*是否有專利保護(hù)：沒(méi)有專利保護(hù)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已在相關(guān)文獻(xiàn)、會(huì)議上公開(kāi)有專利保護(hù)：已受專利保護(hù)，除該供應(yīng)商外其

29、它公司不能生產(chǎn)部分專利保護(hù)：包含的結(jié)構(gòu)中某些結(jié)構(gòu)已被申請(qǐng)專利保護(hù)未查到：在國(guó)內(nèi)的專利檢索中未能查到是否有專利已申請(qǐng)*Primer：底漆或底涂*PO：Polyolefin,指各類聚烯烴，包括聚乙烯、聚丙烯和其共聚物或合金*：部分國(guó)產(chǎn)背板無(wú)法說(shuō)明或不愿說(shuō)明其所采用的氟塑料的實(shí)際成分、分子式，所以無(wú)法判斷其是否使用氟塑料。雙層氟薄膜結(jié)構(gòu)的背板：PVF/PET/PVF和PVF/PET/PVF/Primer結(jié)構(gòu)最為常見(jiàn)，即為T(mén)PT結(jié)構(gòu)。目前所有其它結(jié)構(gòu)的背板均以此結(jié)構(gòu)為比較的樣板，并以其數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。沒(méi)有處理過(guò)的PVF和EVA的粘接力一般在23-25牛頓/厘米，而合適的表面處理后能達(dá)到60牛頓以上。P

30、rimer指底涂，用以增強(qiáng)背板和EVA的粘接性。但要注意的是部分底涂在紫外線照射下會(huì)黃變，而被誤以為是EVA的黃變。該結(jié)構(gòu)的背板由于在太陽(yáng)能電池發(fā)展的早期大量的見(jiàn)于會(huì)議和各種論文集，所以該結(jié)構(gòu)沒(méi)有專利保護(hù)。任何有專門(mén)技術(shù)的工廠，均能生產(chǎn)該結(jié)構(gòu)的背板。東洋鋁業(yè)和海優(yōu)威使用的PVDF薄膜均為單層結(jié)構(gòu)，耐候性好，對(duì)水氣的阻隔能力非常強(qiáng)。而有些公司使用的PVDF薄膜其實(shí)為PVDF和PMMA或PMMA/PVDF合金的復(fù)合膜。由于PVDF的密度是PVF的1.3-1.4倍，在分子結(jié)構(gòu)上多一個(gè)氟原子，所以比PVF更致密、更耐候、阻隔性更好。純PVDF薄膜的透水率只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右，所以通常情

31、況下使用PVDF薄膜的厚度可以比PVF薄。但如果在PVDF中加入大量的PMMA后，水氣滲透率會(huì)大幅上升。東洋鋁業(yè)生產(chǎn)的PVDF/PET/PVDF/PO結(jié)構(gòu)中的PO（聚烯烴）層的目的是為了增加對(duì)EVA的粘接。海優(yōu)威的PVDF表面已做過(guò)表面處理，與EVA的粘接效果良好。在上述5中結(jié)構(gòu)中，ECTFE的水氣阻隔能力是最強(qiáng)的，但成本也最高。單層氟薄膜結(jié)構(gòu)的背板：由于在雙層氟薄膜結(jié)構(gòu)的背板中朝向電池片一側(cè)的氟材料不接觸外界，所需的耐候性要求不高，所以可以使用其它更便宜的材料替代。美國(guó)的Madico公司和3M公司選擇使用EVA替代一層氟塑料。Madico公司是最早開(kāi)發(fā)出此結(jié)構(gòu)：以PVF為耐候?qū)印⒘硪粚邮褂肊

32、VAOMadico將該結(jié)構(gòu)在多年前即申請(qǐng)了專利。國(guó)內(nèi)某些公司開(kāi)發(fā)類似的產(chǎn)品時(shí)，如使用PVF薄膜就應(yīng)注意是否侵權(quán)。3M的結(jié)構(gòu)中EVA厚度較厚，所以背板比較軟。東洋鋁業(yè)和海優(yōu)威公司選擇使用聚烯烴替代一層氟塑料。東洋鋁業(yè)的背板在結(jié)構(gòu)中加入了真空濺射氧化硅的PET層以增強(qiáng)背板的隔水性。但由于PVDF薄膜本身的隔水性就非常優(yōu)異，所以該層結(jié)構(gòu)有性能過(guò)剩之嫌。海優(yōu)威公司生產(chǎn)的背板中有一款產(chǎn)品的聚烯烴層熔融溫度大于140r。需要加熱背板以達(dá)到預(yù)先收縮的太陽(yáng)能組件廠可以使用該款產(chǎn)品替代雙層氟薄膜的背板以降低成本。海優(yōu)威已將該結(jié)構(gòu)和使用聚烯烴替代一層PVDF的結(jié)構(gòu)申請(qǐng)專利保護(hù)。使用單層結(jié)構(gòu)背板的電池組件廠應(yīng)注意一

33、般背板廠商在聚烯烴中是否加入抗黃變添加劑。如果不加，該層聚烯烴在紫外線照射下非常容易黃變。盡管這種黃變基本不影響電池片的效率，對(duì)電池組件的外觀不利。氟碳涂料：由于早期杜邦公司不對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)的工廠銷售PVF薄膜，所以國(guó)內(nèi)的一些機(jī)構(gòu)嘗試使用氟碳涂料替代PVF薄膜生產(chǎn)背板的方法。通常所說(shuō)的四氟材料聚四氟乙烯（PTFE）的涂料和PVDF的涂料均要高溫?zé)Y(jié)，并不適合使用在熔融溫度只有250-260C的PET薄膜上。一些號(hào)稱能室溫成膜的氟碳涂料大量使用了環(huán)氧樹(shù)脂或氟原子被接枝在支鏈上，所以并沒(méi)有非常好的耐候性。目前真正能室溫固化的氟碳涂料只有FEVE涂料，但也應(yīng)仔細(xì)考察其在PET表面能否真正成為完整的膜結(jié)構(gòu)

34、以及漆膜是否會(huì)在運(yùn)輸和使用中開(kāi)裂。無(wú)氟結(jié)構(gòu)：無(wú)氟結(jié)構(gòu)的背板的主要生產(chǎn)商均為日本公司，意大利某公司目前也在推廣類似產(chǎn)品。前幾年在背板緊缺時(shí)期，由于無(wú)法采購(gòu)到使用氟薄膜的背板，國(guó)內(nèi)使用較多的無(wú)氟的背板。無(wú)氟結(jié)構(gòu)的背板中最為關(guān)鍵的材料是最外層的抗水解PET薄膜。PET是聚酯，因有苯環(huán)結(jié)構(gòu)而有較好的抗紫外線能力，但因有酯基而非常容易水解以至喪失性能。日本公司背板的外層均使用抗水解的PET,一般厚度為50“。所謂抗水解是通過(guò)提高PET的分子量或添加助劑，使聚酯分子鏈兩端殘余的羧酸基被封閉而減慢其水解的速度。羧酸基是造成水解的主要因素。酯基由羧酸基和醇基反應(yīng)得到，此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，羧酸基又對(duì)反應(yīng)起催化作用

35、。由于在水解過(guò)程中羧酸基的含量會(huì)越來(lái)越多，所以一旦起封閉作用的添加劑消耗完畢，水解速度會(huì)快速上升使PET的分子鏈斷裂而喪失物理性能?？顾釶ET薄膜必須保證在1000小時(shí)的高溫高濕老化后的性能仍能滿足背板的基本性能。無(wú)氟結(jié)構(gòu)的背板的朝電池片的一側(cè)，有些公司使用PET、有些公司使用聚烯烴。如使用PET，其和EVA的粘接力一般在30牛頓/厘米以下。如要提高粘接力，需要對(duì)PET進(jìn)行處理，最好使用底涂。如使用聚烯烴，和EVA的粘接力一般能達(dá)到60牛頓以上。國(guó)內(nèi)一些工廠生產(chǎn)的普通PET薄膜和聚烯烴復(fù)合的背板，基本沒(méi)有耐候性，室外使用中PET會(huì)迅速降解，只能使用于玩具等產(chǎn)品上。如使用在太陽(yáng)能電池板上，將存

36、在非常大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。其它結(jié)構(gòu)：在國(guó)際上，許多個(gè)人和公司申請(qǐng)了大量的背板專利。有的是使用PBT、PTT、PEN、PC替代背板的PET,目的是增加阻隔性或提高耐候性。有的使用不同的氧化物（AlxOy、SiOx）的、不同的沉積方法（物理法、化學(xué)法）制成的PET薄膜，以進(jìn)一步提高背板的水氣阻隔性。還有一些公司嘗試在背板中使用聚酰亞胺薄膜、液晶高分子薄膜，以達(dá)到一些特殊的目的。更有的公司開(kāi)發(fā)了使用氟塑料和PP或PE直接復(fù)合的背板，以達(dá)到節(jié)省成本的目的。但以上的各種背板目前還未成為主流產(chǎn)品，太陽(yáng)能組件廠主要使用的還是前述的雙層氟薄膜背板、單層氟薄膜背板和無(wú)氟結(jié)構(gòu)的背板。結(jié)論：隨著太陽(yáng)能電池的越來(lái)越的被使用

37、，如何降低背板的成本將成為一個(gè)大的趨勢(shì)。各種新結(jié)構(gòu)的背板將更多的出現(xiàn)在市場(chǎng)上，這將給廣大的組件廠商更多的選擇余地和降低成本的機(jī)會(huì)，也將進(jìn)一步推進(jìn)太陽(yáng)能電池使用的普及。四、太陽(yáng)能電池背膜使用的各種氟塑料的比較（參考太陽(yáng)能電池背膜使用的各種氟塑料的比較上海海優(yōu)威電子技術(shù)有限公司李民）本部分比較了已經(jīng)商品化的太陽(yáng)能電池背板中使用的各種氟材料的性能，各種氟塑料按其耐候性能均能滿足太陽(yáng)能電池背板對(duì)耐候的要求。使用氟塑料薄膜比使用氟碳涂料在制造背板的工藝上更容易保證太陽(yáng)能電池背板的質(zhì)量。綜合考慮，PVF薄膜和PVDF薄膜最合適做太陽(yáng)能電池背板的耐候?qū)?。隨著太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各種相關(guān)部件也越來(lái)越多的成為業(yè)界

38、熱議的話題。在太陽(yáng)能電池組件中封裝材料一直是除硅片以外最重要的材料，封裝材料包括玻璃、膠膜、背板、鋁框和硅膠。其中由于背板的主要材料一直為外國(guó)公司所壟斷，在07、08年一度供不應(yīng)求，所以背板也是最為引人關(guān)注的封裝材料。常用的背板可以分為T(mén)PT、TPE、全PET和PET/聚烯烴結(jié)構(gòu)。其中T指美國(guó)杜邦公司的聚氟乙烯（PVF）薄膜，其商品名為T(mén)edlar。P指雙向拉伸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜，即PET薄膜，又名聚酯薄膜或滌綸薄膜。E指乙烯-醋酸乙烯樹(shù)脂EVA。聚烯烴指各種以碳碳結(jié)構(gòu)為主鏈的塑料。在各個(gè)注明的結(jié)構(gòu)層之間使用合適的膠粘接復(fù)合而成太陽(yáng)能電池背板。氟塑料薄膜在背板上的使用：要講清楚太陽(yáng)能電

39、池背板的性能，就必須首先清楚各種氟材料的性能。目前最多使用的氟塑料薄膜為PVF薄膜。國(guó)際上生產(chǎn)PVF的供應(yīng)商非常少，除美國(guó)杜邦公司外，有報(bào)道中國(guó)的藍(lán)天環(huán)保和晨光化工院都有小批量生產(chǎn)。杜邦發(fā)明PVF后一直未能找到大規(guī)模的用途，糾其原因：一方面其綜合性能如化學(xué)穩(wěn)定性、阻水性、熱穩(wěn)定性等均不如其它氟塑料；另一方面PVF加工非常麻煩，其熔點(diǎn)和分解點(diǎn)非常接近，擠出成膜時(shí)需要添加潛溶劑或共聚改性，這給膜質(zhì)量的控制和溶劑的回收都帶來(lái)了很高的要求。在太陽(yáng)能電池背板大量使用前，PVF主要是推廣領(lǐng)域是鋁合金建材保護(hù)、農(nóng)藥包裝涂料等。由于杜邦公司最早將其推廣使用在太陽(yáng)能電池的背板保護(hù)上，隨近幾年太陽(yáng)能電池組件需求的

40、猛增，Tedlar的需求也隨之猛增，以至供不應(yīng)求。由于PVF的供應(yīng)商很少，許多公司爭(zhēng)相使用其它氟材料薄膜來(lái)替代PVF薄膜。目前已經(jīng)商品化的背板使用的氟塑料薄膜有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（ECTFE）、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）。幾種氟塑料的結(jié)構(gòu)如下表。表1常用背板氟塑料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱化學(xué)名分子結(jié)構(gòu)式主要背板供應(yīng)商PVF聚氟乙烯-(CH2-CHF)n-Isovolta、Madico、KrempelPVDF聚偏氟乙烯(CH2-CF2)n-東洋鋁業(yè)、KrempelECTFE三氟氯乙烯-乙烯共-(CH2-CH2)n-Honeywell聚物(CFCl-CF2)m-THV四氟乙烯-

41、六氟丙烯(CF2-CF2)n-(CF3M-偏氟乙烯共聚物(CF3)-CF2)m-(THV)(CH2-CF2)o-PVF供應(yīng)商已前述，PVDF的供應(yīng)商在國(guó)內(nèi)有上海三愛(ài)富、浙江巨化、山東東岳化工和江蘇梅蘭等，國(guó)際上歐洲的阿克瑪、蘇威和日本的大金、吳羽等。ECTFE的供應(yīng)商有歐洲的蘇威。THV的供應(yīng)商有美國(guó)的Dyneon。目前使用這四種氟塑料薄膜的背板，除ECTFE比較少外，其它種類的背板在中國(guó)均有用戶使用，特別是以Isovolta和Madico為主的PVF類的背板和以東洋鋁業(yè)為主的PVDF類背板在中國(guó)有大量的用戶。此外日本旭硝子公司在推廣其生產(chǎn)的ETFE薄膜以應(yīng)用到背板上，但因未有成型的背板報(bào)道，

42、所以本文不與討論。從實(shí)際使用情況看，前述的四種氟塑料性能均能滿足太陽(yáng)能電池背板對(duì)耐候性的要求。以下是四種材料的基本物理性能和詳細(xì)討論。表2太陽(yáng)能電池背板常用氟塑料基本性能熔點(diǎn)C密度克/立方厘米分解點(diǎn)C阻燃性氧指數(shù)/UL94PVF190-2301.422041/HB*PVDF165-1701.84-1.8835043/V0*ECTFE235-2451.63-1.73未查到數(shù)據(jù)52/V0*THV120-185*1.95-2.04未查到數(shù)據(jù)65-75/V0*引自3M公司BBF介紹*含氟功能材料張永明等編著*因組分的不同配比而熔點(diǎn)不同各個(gè)氟塑料薄膜對(duì)水汽的阻隔能力不同，其中以ECTFE為最優(yōu)。使用同樣

43、厚度為100Mm的膜，在40C、95%的濕度下，PVF的水汽透過(guò)率超過(guò)10-20克/天平方米，PVDF的水汽透過(guò)率為2克左右，而常用的PET不超過(guò)10克。當(dāng)氟塑料薄膜和PET薄膜復(fù)合成背板后，多數(shù)供應(yīng)商都聲稱其背板的水汽阻隔性能小于2克。聚氟乙烯（PVF）薄膜：如上所述，PVF薄膜加工非常麻煩，在加工中需要加入較大偶極矩的試劑作為潛溶劑。所謂潛溶劑指在室溫下對(duì)PVF沒(méi)有任何溶解能力，但100C以上可以部分溶解PVF的試劑。在制造PVF薄膜時(shí)將含潛溶劑的PVF擠出到不銹鋼板上，然后揮發(fā)掉溶劑得到PVF薄膜。由于PVF薄膜的制造工藝的特殊性，其薄膜表面有較多的針孔，PVF薄膜是上述四種氟塑料中水汽

44、阻隔能力最差的。由于PVF薄膜針孔的存在和材料本身含氟量最小，所以PVF薄膜需要較厚的厚度來(lái)保證其性能。但是PVF是所有氟材料中成本最低的，考慮太陽(yáng)能電池將來(lái)的大規(guī)模使用，其仍是一種非常合適的材料。杜邦公司的Tedlar是最廣泛使用的PVF薄膜，其有第一代和第二代之分。從實(shí)際使用情況而言，第一代產(chǎn)品質(zhì)量更好一些。其厚度在30pm左右，目前較多供應(yīng)歐美市場(chǎng)。第二代產(chǎn)品成本低一些，厚度為25mm,表面有肉眼可見(jiàn)的針孔，供應(yīng)亞洲市場(chǎng)較多。具悉杜邦公司已有第三代產(chǎn)品，并授權(quán)某日本公司使用，但目前市場(chǎng)上還未見(jiàn)成熟產(chǎn)品推廣。浙江藍(lán)天環(huán)保有規(guī)?；a(chǎn)PVF薄膜的計(jì)劃，目前市場(chǎng)上還未看到以其產(chǎn)品生產(chǎn)的背板。聚

45、偏氟乙烯（PVDF）薄膜：PVDF是使用量第二大的氟塑料，品種完善，供應(yīng)商眾多。其熔點(diǎn)和分解點(diǎn)相差大，可以使用熱塑性塑料加工方法進(jìn)行加工。無(wú)論從世界范圍內(nèi)的供應(yīng)量、加工適應(yīng)性還是耐候性、阻隔性而言，其都是最合適的太陽(yáng)能電池背板耐候材料。同樣厚度的PVDF薄膜的透濕性大約只有PVF薄膜的十分之一。由于其含氟量高，耐候非常優(yōu)異。蘇威公司PVDF1008制成的薄膜，經(jīng)使用各種老化手段（見(jiàn)下表）測(cè)試后，各項(xiàng)性能指標(biāo)均無(wú)明顯變化。由于PVDF的出色耐候性，日本吳羽公司甚至推出結(jié)構(gòu)為PVDF/PMMA復(fù)合膜以替代PVF和PVDF薄膜作為太陽(yáng)能電池背板的耐候?qū)?，其表層PVDF的厚度只有4pm。表3蘇威公司P

46、VDF各種老化實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法測(cè)試方法說(shuō)明時(shí)間Wether-O-Meter峰值390nm、富含330到430nm紫外線的碳弧燈，60C7200小時(shí)Q-UV4小時(shí)60C紫外線照射、4小時(shí)40C水霧組成的循環(huán)實(shí)驗(yàn)5000小時(shí)加速自然老化EMMAQUA(ASTM838)1年自然老化美國(guó)亞利桑那和佛羅利達(dá)9年P(guān)VDF制膜較成熟的是使用吹膜的方法。阿克瑪公司專門(mén)有吹膜的高融體強(qiáng)度的PVDF級(jí)別，按其報(bào)道能吹出5“m厚度的薄膜。PVDF中常加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作為增塑劑以提高其成膜性，加入PMMA后的PVDF的在熔融狀態(tài)下更容易成膜。國(guó)內(nèi)的一些高校如北化工等在這方面做了較多的研究。但加入PMMA后

47、會(huì)影響薄膜的抗老化性能。澳大利亞Leoben大學(xué)對(duì)采用不同氟塑料薄膜的背板老化后進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)含PMMA（10-20%）的PVDF薄膜1000至2000小時(shí)濕熱老化后薄膜破損嚴(yán)重。某歐洲公司在中國(guó)大力推廣其生產(chǎn)的PVDF薄膜以期應(yīng)用于太陽(yáng)能電池背板中，國(guó)內(nèi)有多家背板公司和一些太陽(yáng)能組件工廠嘗試使用。盡管其提供的數(shù)據(jù)表明耐候性良好，但紅外圖譜發(fā)現(xiàn)其薄膜含有大量的PMMA的成分。該薄膜為三層結(jié)構(gòu)，中間層PMMA-PVDF合金中的PMMA含量甚至大大超過(guò)PVDF含量，所以其實(shí)際耐候性如何需要時(shí)間考驗(yàn)。海優(yōu)威公司使用與歐洲某化學(xué)品公司開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能電池背板用PVDF薄膜生產(chǎn)背板。該P(yáng)VDF薄膜由PVDF

48、、無(wú)機(jī)顏料和功能性添加劑組成，為單層結(jié)構(gòu)。整個(gè)薄膜內(nèi)外材料均一，白色薄膜能百分之百遮蔽紫外線。經(jīng)2000小時(shí)的紫外老化測(cè)試，薄膜性能下降忽略不計(jì)，完全滿足了背板對(duì)氟塑料薄膜的要求。三氟氯乙烯-乙烯共聚物（ECTFE）和四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）：ECTFE由杜邦公司在1946年開(kāi)發(fā)成功，目前商品化的產(chǎn)品只有蘇威公司提供。ECTFE由CTFE和乙烯的50%：50%的交替共聚物。其有典型的氟塑料的性能-耐化學(xué)腐蝕，沒(méi)有一種溶劑在120C下能侵蝕ECTFE或使其應(yīng)力開(kāi)裂。高耐候性和阻隔性，ECTFE的阻隔性比其它氟塑料更好。從這兩個(gè)方面而言，在商品化的背板中ECTFE是最好的耐候?qū)?/p>

49、的材料。THV是美國(guó)Dyneon公司在20世紀(jì)80年代開(kāi)發(fā)，目前也只有其生產(chǎn)。其是目前商品化最柔軟的氟塑料，當(dāng)和其它材料復(fù)合成多層結(jié)構(gòu)時(shí)，其優(yōu)異的柔韌性非常突出。另一個(gè)重要的特點(diǎn)是THV本身容易粘接，無(wú)須表面處理就能和其它材料粘接，這對(duì)生產(chǎn)背板的復(fù)合工藝和用硅膠粘貼接線盒而言都十分重要。綜合而論，在一些對(duì)背板要求柔軟的場(chǎng)合，THV的背板比任何其它材料都更合適。氟碳涂料：由于前幾年太陽(yáng)能電池背板需求旺盛，國(guó)外公司均不對(duì)中國(guó)供應(yīng)氟塑料薄膜，所以國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了其它國(guó)家沒(méi)有的使用涂料的背板。該類背板的設(shè)計(jì)思路是使用氟炭涂料涂布到PET薄膜上以替代氟塑料薄膜。目前國(guó)內(nèi)較多作為涂覆材料的有四氟的PTFE（聚四

50、氟乙烯，即塑料王）、PVDF、FEVE。PTFE結(jié)構(gòu)為-（CF2-CF2）n-含有四個(gè)氟原子。涂料為乳液，可以使用常用的涂布工藝涂覆于需要保護(hù)的材料上，但其在90C烘干后必須再經(jīng)過(guò)370-400C下燒結(jié)才能形成完整的氟涂膜，不經(jīng)燒結(jié)的涂層沒(méi)有使用價(jià)值。由于其工藝的要求和背板使用熔點(diǎn)在280C的PET薄膜作為骨架層，所以以四氟PTFE為組分的涂料在背板領(lǐng)域沒(méi)有使用價(jià)值。PVDF氟塑料涂料是使用最廣泛的含氟涂料，其戶外使用壽命超過(guò)30年無(wú)需保養(yǎng)已經(jīng)使用在北京機(jī)場(chǎng)、東方明珠等建筑上。有機(jī)溶劑型的PVDF涂料性能優(yōu)異，是目前主要使用的建筑涂料，一般使用預(yù)涂工藝。但其含有揮發(fā)性化合物（VOC）不環(huán)保，涂

51、料需要高溫烘烤浪費(fèi)能源，用量已經(jīng)開(kāi)始萎縮。目前有公司開(kāi)發(fā)環(huán)境友好的PVDF涂料，但性能仍無(wú)法和溶劑型的涂料相當(dāng)。FEVE是氟乙烯（四氟乙烯或三氟氯乙烯）與乙烯基醚的共聚物由日本的旭硝子公司發(fā)明并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其是唯一一種真正能在常溫下固化的氟塑料。表4氟乙烯-乙烯基醚涂料（FEVE）與聚偏氟乙烯涂料（PVDF）的比較氟乙烯-乙烯基醚涂料（FEVE）聚偏氟乙烯涂料（PVDF）涂料類型溶液懸浮乳液固化溫度室溫（約23C）高溫（250C）耐候性優(yōu)秀優(yōu)秀重涂性優(yōu)秀差除日本旭硝子公司，國(guó)內(nèi)一些公司也開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的FEVE涂料。按其提供的資料顯示，白漆經(jīng)5000小時(shí)人工老化（檢驗(yàn)方法：GB/T1865-199

52、7）后，漆膜完整，未出現(xiàn)粉化、開(kāi)裂、起泡、脫落等現(xiàn)象，僅出現(xiàn)輕微變色、失光。含氟聚氨酯、含氟丙烯酸酯也能作為含氟涂料使用，但因國(guó)內(nèi)未有公司聲明使用這些涂料在太陽(yáng)能電池的背板上，所以在此不做討論。選擇合適的氟碳涂料涂布在PET薄膜上可以使用常用的涂布機(jī)，但與使用氟塑料薄膜，氟碳涂料的使用引申出其它需要考慮的問(wèn)題：1、和PET的粘接性。如果涂料在PET表面不能形成完整的薄膜，一旦開(kāi)裂，涂料就會(huì)從PET表面脫落或水汽滲入而失去保護(hù)作用。氟塑料薄膜自然成膜，與PET粘接后，即使在使用中有部分脫膠，表面的薄膜仍然完整，仍能保護(hù)內(nèi)部的PET層。2、如何使如何避免針孔。涂料在涂布過(guò)程中非常容易形成針孔而使水

53、汽阻隔能力下降。氟塑料薄膜的表面針孔少，特別是PVDF、ECTFE和THV薄膜表面基本幾乎沒(méi)有針孔。3、如何控制層間附著。避免針孔的一個(gè)辦法是多次涂布，但帶來(lái)了每層氟涂層相互間的附著問(wèn)題。氟材料表面有不粘性，氟涂料一旦成膜后，再次涂布變得非常困難。氟塑料薄膜是一次成型，為一體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有層間附著力問(wèn)題。4、開(kāi)裂問(wèn)題。由于常用的氟涂料主要使用在建筑上，而背板需要成卷運(yùn)輸，氟涂料在PET表面長(zhǎng)時(shí)間成卷是否會(huì)導(dǎo)致隱性開(kāi)裂也是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。氟塑料薄膜有一定的延展性，成卷不會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂。5、氟涂料一般使用溶劑型，溶劑對(duì)PET薄膜的侵蝕是否造成潛在的質(zhì)量因素需要時(shí)間考察。粘接氟塑料薄膜和PET薄膜使用的

54、粘接劑一般使用無(wú)毒無(wú)害的乙酸乙酯作為溶劑，其對(duì)PET薄膜沒(méi)有腐蝕性。如要使用氟碳涂料制成的背板，需要慎重考核其各項(xiàng)性能，目前還沒(méi)有國(guó)外的任何公司宣稱開(kāi)始使用涂料生產(chǎn)背板。有上面的資料可以看出四氟的PTFE和兩氟的PVDF按目前的工藝水平均均不合適在背板上使用，即使是FEVE是否合適還需要長(zhǎng)時(shí)間的可靠性實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。結(jié)論：綜上所述，只要選擇合適的材料和使用工藝，各種氟塑料本身的耐候性能均能滿足太陽(yáng)能電池背板對(duì)耐候性的要求。在實(shí)際使用中，應(yīng)更多的考察氟塑料的其它性能，比如粘合性、和背板中其它材料的匹配性等。使用氟塑料薄膜比使用氟碳涂料在背板生產(chǎn)工藝上上更容易做到質(zhì)量可靠。綜合考慮產(chǎn)品性能和供應(yīng)量，P

55、VF薄膜和PVDF薄膜應(yīng)為最合適的太陽(yáng)能電池背板耐候材料。五、薄膜用聚偏氟乙烯(PVDF)相關(guān)知識(shí)探討聚偏氟乙烯(PVDF)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)：聚偏氟乙烯poly(vinylidenefluoride)，通常簡(jiǎn)寫(xiě)為PVDF，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：一CF2-CH2-n。聚偏氟乙烯的分子量約為lO一100萬(wàn)，含氟量59%，是一種透明或半透明的多晶型結(jié)晶聚合物，結(jié)晶度約為50%，密度175一1.78g/cm3，折射率1.42,吸水0.04%。PVDF膜具有化學(xué)穩(wěn)定性、良好的物理機(jī)械性能、耐磨性強(qiáng)、摩擦系數(shù)小、耐紫外線和輻射、介電性和壓電性卓越。此外，PVDF還有不燃燒、發(fā)煙少的特性。PVDF膜的使用溫度范圍為一50

56、150C。厚25pm平膜的透光率(ASTMD1003)為94%，厚100pm平膜透光率為93%，厚25pm管形膜透光率為91%。PVDF膜能透過(guò)紫外線耐波長(zhǎng)300nm的紫外輻射。165C空氣老化25000h后，膜的拉伸強(qiáng)度和拉伸屈服極限的變化率不大于10%。PVDF膜有中等程度的氣體滲透性。單軸拉伸的條件和加工溫度對(duì)膜吸收和轉(zhuǎn)移氣體的能力有影響。聚偏氟乙烯分子鏈的構(gòu)象：PVDF的分子鏈有三種構(gòu)象，即TT構(gòu)象（也稱全反式構(gòu)象），TGTG構(gòu)象和TTTGTTTTG構(gòu)象。TT構(gòu)象的全部偶極方向都垂直于鏈軸，故TT構(gòu)象是極性最高的構(gòu)象（7.OX10-30cm/重復(fù)單元）。TGTG構(gòu)象也是極性構(gòu)象，因偶極

57、與分子鏈軸傾斜，所以垂直于鏈軸的凈偶極距為4X10-30cm/重復(fù)單元。而平行于鏈軸的凈偶極距為3.4X10-30cm/重復(fù)單元。TTTGTTTTG構(gòu)象也有與相近的偶極矩值。聚偏氟乙烯的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和形態(tài)：聚偏氟乙烯是一種結(jié)晶聚合物。在這種聚合物中，至少存在四種晶相，即a、0、丫和&相，其中僅a相，是PVDF最常見(jiàn)的晶相。這些晶相是由PVDF在適當(dāng)條件下結(jié)晶產(chǎn)生。聚偏氟乙烯a相屬于單斜晶系，結(jié)晶密度為1.92g/cm3。在a晶相中它的主鏈具有TGTG構(gòu)象的螺旋結(jié)構(gòu)，這種構(gòu)象是已知的多種晶型中主鏈勢(shì)能最低的構(gòu)象。a晶胞是由兩條分子鏈的四個(gè)單體單元構(gòu)成。由于晶胞中兩個(gè)分子的偶極矩在相反的方向取向，晶胞

58、的凈偶極矩為零。即分子鏈堆積成反極性的晶胞，所以a晶胞是非極性的。聚偏氟乙烯0相屬于正交晶系，結(jié)晶密度為1.97g/cm3，它是PVDF四種晶相中最重要的一種，因?yàn)樗cPVDF的壓電性和熱電性密切相關(guān)，故引起人們的廣泛關(guān)注.在通常情況下，0相不能從聚偏氟乙烯熔體直接獲得，而是通過(guò)拉伸變形、或高場(chǎng)極化，由！相經(jīng)固相轉(zhuǎn)變獲得。在0晶相中，晶胞是由兩個(gè)全反式鏈的兩個(gè)單體單元構(gòu)成，不僅單體單元中的偶極矩是平行的，而且晶胞中兩個(gè)分子的偶極矩也是平行的，因而PVDF的0晶相是極性的，具有壓電性和熱電性。另外p晶相沿三個(gè)晶胞軸方向有強(qiáng)烈的各向異性，這種各相異性在高壓下會(huì)大大減小。由于0晶相的分子鏈?zhǔn)侨词綐?gòu)

59、象，所以Lando等人認(rèn)為沿分子鏈方向的氟原子是密集堆積。Gal.perin則建議為了消除氟原子的擁擠，一CF2基團(tuán)可以向鋸齒平面的左或右偏離，這種偏離服從于統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。TTTGTTTTG構(gòu)象。這種晶格可以通過(guò)試樣的拉伸，溶液結(jié)晶，高壓下熔體結(jié)晶或a相的退火來(lái)獲得。關(guān)于Y晶相結(jié)晶結(jié)構(gòu)的解釋是令人感興趣的。Natta等首先提出PVDF第三個(gè)晶相的存在。以后許多作者陸續(xù)報(bào)道了0相的存在，并測(cè)定了它的晶胞參數(shù)（盡管參數(shù)各單斜晶胞）檢測(cè)這種晶相的電子衍射圖，確定其為單斜晶系。聚偏氟乙烯6相是高電場(chǎng)極化時(shí)a相向0相轉(zhuǎn)化過(guò)程的中間相可以通過(guò)a相在高壓下極化得到。6相和a相具有相同的晶胞尺寸和鏈構(gòu)象，差別只

60、是分子鏈間的排列不同。看上去a相向6相的轉(zhuǎn)變需要每隔一個(gè)鏈節(jié)繞軸旋轉(zhuǎn)180。，并同時(shí)沿鏈軸方向?yàn)檎痪?。因?yàn)榫哂蠺GTG構(gòu)象的分子鏈在a方向上具有相同的偶極矩矢量，所以6相也是具有極性的。聚偏氟乙烯的各種晶相在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化，圖1-2給出了聚偏氟乙烯各結(jié)晶相的制備條件和相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。PVDF膜的各類產(chǎn)品：三愛(ài)富PVDF膜（密度1.76g/cm3,結(jié)晶度54%）在110C下以8.7的拉伸倍數(shù)拉伸，會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)，使原來(lái)晶體矩陣中的球粒破壞，形成原纖維。PVDF膜的抗蠕變性大大高于大多數(shù)其他氟聚合物膜，而此膜的耐磨性不亞于聚酰胺。據(jù)比利時(shí)solvav公司的資料，PVDF膜的最大許可輻射