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浅析太阳电池背膜国产化及发展前景

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    背膜国产化:光伏大国的必然选择
    中国光伏产业在过去几年经历了高速增长,但也存在诸

浅析太阳电池背膜国产化及开展前景


    背膜国产化:光伏大国的必然选择


    我国光伏工业在曩昔几年阅历了高速添加,但也存在比如盲目投资、恶性竞争、创新力缺乏等问题。一起,因为技能的继续改善和打破,我国光伏工业正脱节其高能耗、高污染的形象,展露出较大的开展潜力。2009年3月,我国敦煌10MW并网型光伏发电项目招标中,一切招标都低于2元/KWh,最低标0.69元/KWh,次低标1.09元/KWh,这说明我国光伏企业已具有适当的价格承受能力和竞争力,在下降光伏发电本钱方面很可能走在全球前列。

    刚刚完毕的哥本哈根气候改变大会,是全球应对气候改变的一个重要里程碑。跟着未来的碳本钱越来越高,以太阳能为代表的新动力代替传统化石动力成为了必然趋势。而要加速代替进程,关于光伏发电工业来说,在不断进步技能的一起,更要下降本钱。太阳电池组件封装资料首要包含玻璃、EVA胶膜、边框、背膜、接线盒、硅胶等,现在除背膜以外的其他封装资料均已在我国光伏工业完成高度国产化,大大下降了太阳电池组件单位发电功率的制作本钱。可是,背膜作为一类重要的太阳电池组件封装资料,其技能门槛要求适当高,加之相关原资料长时间遭到国外氟化工巨子的专利技能限制,时至今日其国产化程度仍极低,形成现在国内太阳电池组件出产商所选用的背膜大多为国外进口产品,价格较高且供货期不能确保。因而,从下降太阳电池组件单位发电功率的制作本钱视点来讲,背膜国产化是我国光伏企业的必然选择。

    双面氟材:高品质背膜不可或缺


    太阳电池背膜首要分为含氟背膜与不含氟背膜两大类。其间含氟背膜又分双面含氟(如TPT)与单面含氟(如TPE)两种;而不含氟的背膜则多通过胶粘剂将多层PET胶粘复合而成。现在,商用晶硅太阳电池组件的运用要求为25年,而背膜作为直接与外环境大面积触摸的光伏封装资料,其应具有杰出的耐长时间老化(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气隔绝等功能。因而,假如背膜在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面无法满意太阳电池组件25年的环境检测,终究将导致太阳电池的牢靠性、稳定性与耐久性无法得到保证,使太阳电池板在一般气候环境下运用8~10年或在特别环境情况(高原、海岛、湿地等)下运用5~8年即呈现脱层、龟裂、起泡、黄变等不良,形成电池模块掉落、电池片滑移、电池有用输出功率下降等不良,更风险的是电池组件会在较低电压和电流值的情况下呈现电打弧现象,引起电池组件焚烧并促发火灾,形成人员安全危害和财产损失。

    研讨标明,PET分子主链中含有很多的酯基,与水具有很好的亲和性,简单发生水增塑,一起即便微量的水分也会导致分子主链的降解。PET在湿热老化进程中老化功能的改变受三个要素影响:结晶度、水增塑、水解,各要素从头到尾都在起效果,不同的环境和不同的阶段内各种不同要素起主导效果。老化初期,结晶为主导要素,它添加杨氏模量、最大拉伸应力,但使资料变脆,下降冲击强度,然后水增塑成为首要要素,它使资料耐性添加,可是很快水解反应上升为首要要素,它引起PET大分子链断裂,分子量下降,然后引起机械功能的损坏。而温度的升高则会使上述进程显着加速,因而水和热是导致PET物理机械功能急剧下降的首要原因[1]。此外,紫外辐射也会使PET的分子量、强伸度大幅度下降,结晶度有所进步,然后使资料脆化。


    因而,通过胶粘剂将多层PET胶粘复合而成的不含氟背膜从资料自身特性上就无法满意商用晶硅太阳电池组件25年的湿热、干热、紫外等环境检测与运用要求,也就很难合适用于晶硅太阳电池组件的封装。


    含氟背膜外表的氟资料因为氟元素电负性大,范德华半径小,碳氟键键能极强(高达485KJ/mol),且其共同的氟化链全体结构中的螺旋形棒状分子严密、刚硬、外表滑润,使得氟树脂的耐候性、耐热性、耐高低温性和耐化学药性格等各项功能均非常优胜。氟树脂的优异特性使得含氟资料(氟膜或氟碳涂料)具有优异的耐侯功能,可保证长时间野外运用的牢靠性。作为对外部环境与太阳电池内部起隔绝效果的背膜,其与外部触摸的空气面以及与EVA结合的粘结面(光照面)遭受着首要的老化效果。但是,因为现在背膜开发出产企业考虑到双面含氟资料给整个背膜出产形成的本钱压力,厂商选用了EVA资料(或其他烯烃聚合物)代替双面含氟的TPT结构背膜中EVA粘结面(光照面)的氟资料,然后呈现了单面含氟的TPE结构的背膜。此类TPE结构的背膜在与组件封装用EVA胶膜粘结后,因为其光照面无含氟资料对背膜的PET主体基材进行有用维护,组件装置后背膜无法饱尝长时间的紫外老化检测,在几年之内组件就会呈现背膜黄变、脆化老化等不良现象,严重影响组件的长时间发电效能,因而单面含氟的TPE结构的背膜是不适用于晶硅太阳电池组件的封装运用的。

    涂覆型背膜:背膜资料开展趋势


    现在,干流的太阳电池背膜多为双面含氟的复胶型背膜和涂覆型背膜。复胶型太阳电池背膜(TPT、KPK等)多是以欧美一些氟化工企业开发的PVF或PVDF等氟膜通过胶粘剂与PET基材粘结复合而成。复胶型背膜因为其内部PET基材双面存在胶粘剂,而胶粘剂的质量水准纷歧,加之复合工艺良莠不齐,在电池组件野外长时间运用进程中复合型背膜受湿度与温度两层要素的归纳影响,易发作粘结胶层水解等危害,终究导致氟膜(PVF或PVDF等)与PET基材的层间剥离,难以满意电池组件长时间的牢靠性要求。

    一起,因为制作专利技能限制和氟膜外表的亲水性改性处理技能等原因,现在PVF和PVDF等氟膜产品还没有在我国完成国产化。因而,选用PVF或PVDF等氟膜开发出产双面含氟太阳电池背膜的我国企业长时间受制于外国氟膜制作商,其背膜制作本钱居高不下,且适用于氟膜与PET粘结的高品质胶粘剂多为国外极少数厂商技能独占,很难进口。而国内一些背膜出产企业只能选用一些一般的聚氨酯、环氧或丙烯酸类胶粘剂,这些胶粘剂简单老化,在功能上无法满意25年的耐久性要求。

    鉴于复胶型太阳电池背膜用氟膜未完成国产化的现实情况和背膜内部复合用胶粘剂难以饱尝组件野外长时间运用进程中湿热老化的检测,开发一类不运用胶粘剂的、具有较高一体化程度和具有优异长时间耐候功能的低本钱的高品质背膜产品,是现在背膜开发与技能开展的方向和趋势。

    氟碳涂料通过几十年的快速开展,在修建、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天工业、家庭用品的各个领域得到广泛运用,成为继丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等高功能涂料之后,归纳功能最高的涂料种类。现在,运用比较广泛的氟树脂涂料首要有PVDF、CTFE、PTFE三大类型,我国也是继美国、日本之后第三个具有氟碳涂料组成技能并完成工业化的国家。


    以氟树脂跨国企业(如日本旭硝子、大金和法国阿科玛等[2])开发出产的PVDF、CTFE、PTFE树脂为主体树脂制备的氟碳涂料,广泛运用于桥梁、大厦、铁路、通讯设备的外表防护上,并饱尝了40年以上的野外严格检测,表现出极佳的耐候功能。一起,现在包含低温等离子体改性技能、辐照改性技能、真空等离子体化学接枝技能在内的资料外表改性技能已较为老练。因而,将氟碳涂料、PET外表改性技能、氟涂层外表改性技能等运用于太阳电池背膜的开发,然后完成不运用胶粘剂并具有优异长时间耐候功能的低本钱高品质涂覆型背膜产品是彻底可行的,也是今后背膜资料开展和国产化的必经之路。


    背膜国产化进程:加速推动


    当时,国内背膜工业还处于起步开展阶段,其开发出产企业多散布于我国大陆长三角地区,开发的背膜类型首要有复胶型背膜和涂覆型背膜两大类。以台虹、赛伍、乐凯、汇通为代表的背膜企业首要采纳以PVF、PVDF或ETFE等氟膜与PET基材通过胶粘剂粘结复合而制备复胶型背膜,其氟膜根本依靠进口,背膜制作本钱较高。以姑苏中来、哈氟龙、福斯特等为代表的背膜企业通过以四氟树脂(PTFE)或三氟氯乙烯树脂(CTFE)为主体树脂的涂料采纳涂覆方法与PET基材复合而开发制备涂覆型背膜,在背膜本钱与技能方面具有较大优势。

    因为国内复胶型背膜制作企业在首要原资料和中心技能方面不具有本钱和质量的优势,形成产品全体的中心竞争力与赢利空间较低。而姑苏中来公司(Jolywood)通过自主研制,在PET外表和四氟涂层(FFC)外表别离采纳全球创始的等离子体硅钛化处理技能和等离子体氟硅氧烷化处理技能,明显添加了PET和FFC的外表能和活性化学基团数量,使PET与FFC之间、FFC与EVA之间不光具有物理吸附,还发生化学分子的接枝,使得FFC氟涂层与PET结合力超强,与EVA的粘结力大幅度进步,通过85℃*85%RH2000小时老化测验它们之间不分层不脱层。现在,姑苏中来四氟型太阳电池背膜已通过了TUV、SGS、UL等国际认证,并在国内外光伏企业得到广泛运用。

    2010年1月16日,姑苏中来(Jolywood)公司年产3000万平方米太阳电池背膜扩产项目基地在江苏省常熟市沙家浜镇常昆工业园区正式破土动工,该出产基地的太阳电池背膜出产能力在亚洲地区甚至全球可谓绝无仅有,其完工将大大加速高功能太阳电池背膜在我国的国产化进程,并彻底打破国外厂商对高功能太阳电池背膜产品的工业独占位置。

    跟着国际经济形势的全体向好,我国和国际光伏工业将迎来新的高速开展期。一起,2010年欧洲光伏方针的调整和我国国内光伏运用商场的发动使太阳电池组件下降本钱势在必行,咱们有理由信任在未来1~2年内,我国光伏工业将完成封装背膜的国产化,这也将一起从真实意义上完成太阳电池组件运用资料的彻底国产化。

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