光伏产业的明星，双面含氟涂层型透明背板

2019 年是我国光伏产业实现由补贴推动向平价推动转变的起始年。尽管在政策调整下，整体光伏市场有所下滑，但受益于海外市场的增长，我国光伏产业规模稳步扩大、技术创新不断推进、出口增速不断提升。

在海外市场的拉动下，2019 年我国光伏产品的出口额约为 207.8 亿美元，同比增长 29%，是“双反”以来首次超过 200 亿美元。

光伏组件中的氟材料有哪些呢？

首先我们来了解一下光伏组件的基本结构，如下图所示光伏组件主要由晶硅电池片和上下两层EVA胶膜，一层背膜一层玻璃。光伏背板需要满足以下性质：

• 耐候性:湿热老化和人工紫外辐射暴晒 (QUVB)

• 优良的电气绝缘性: 击穿电压和局部放电

• 力学性能:拉伸强度、伸长率、收缩率、催化

• 粘接强度: 剥离强度和层间附着力

• 阻隔性:透水性和氧气

• 安全性: 阻燃性和长期耐湿热老化

• 与其他材料的相容性

• 保证光伏组件至少25年的使用寿命

• 由于市场上没有对太阳能电池背板名称进行规范，通常以背板的工艺结构作为划分。采用美国杜邦公司PVF膜（商标Tedlar，简称T膜）称之为T膜结构背板，采用阿科玛公司PVDF膜（商标Kynar，简称K膜），使用氟涂料的称之为Fluoropolymer或Coating（简称F或C），背板的基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯，简称PET。

  1. TPT结构背板：业内称双面采用T膜结构的背板为TPT结构背板，代表性厂家有韩国SFC、日本三菱、德国Dr.Mueller、苏州中来和贝尔卡特等；

  2.  KPK结构背板：双面采用K膜结构的背板称为KPK或者KPE背板，代表性厂家有日本东洋铝、意大利Solvay Solexis、吴江赛伍和Hanita Coatings等；

  3.  CPC或FFC结构背板：使用氟树脂类涂覆的背板称为CPC、FFC或者CPE背板，代表性厂家有苏州中来、美国Madico、日本凸版、杭州联合新材和常熟冠日等；

  4.  KPC和TPC结构背板：由于T膜K膜价格较高，工艺复杂，双面采用氟薄膜成本较高，因此部分使用双面氟薄膜结构厂家转为使用单面使用膜单面使用氟涂料的结构，称为TPC和KPC结构的背板出现，代表性厂家有苏州中来、吴江赛伍、韩国SFC、杭州福斯特等

  5. 无氟背板：其它不含氟元素的那些背板称为统称为无氟背板，代表厂家如意大利康维明的PPE背板、日本东丽的PP背板、荷兰帝斯曼的共挤型背板等。

  【太阳能背板的类型】

  含氟背板

  现有含氟背板中主要含有TPT、TPE、KPK、KPE、CPC和CPE几种类型。PVF含有一个C-F键，C-F具有高键能为485kJ/mol。PVF膜的优点是阻挡紫外线强带来的耐候性优，机械性能、延展性好；缺点是T膜因氟聚合物不含极性基团，与其他亲水基团结合困难，使得PVF与EVA的粘结力比较低，需在内层PVF面进行化学或物理方法的处理。TPE背板的结构是以PET为基材，一面复合T膜，一面粘结EVA膜。具有T膜的优点是，耐候性优，阻挡紫外线强，机械性能、延展性好，内层与EVA的粘结力高；缺点是内层EVA薄膜的耐紫外性弱，受到长时间照射容易变黄。背板的总体成本较TPT背板要低。

  KPK背板优点是背板的总体成本较TPT背板要低，其具有了高UV阻挡性带来的优耐候性，持久的耐湿热和粘结性；缺点是内层与EVA的粘结力弱。KPE背板的结构是以PET为基材，一面复合PVDF薄膜，一面复合EVA胶膜。KPE背板除具有KPK背板的大部分优点，另外就是在电池组件中背板内层与EVA的粘结力高，缺点同样是背板内层EVA薄膜的抗紫外能力弱，受到长时间照射容易发生黄变。

  CPC背板结构是以PET为基材，两面涂覆氟树脂，无需使用胶粘剂，并且实现了在线制氟层和膜胶一体化结构，产品结构新颖；将传统四段法背板生产工艺改变为一段法生产工艺，制造工艺先进，产品性能优良。氟树脂可以为PVDF、PTFE、ECTFE和THV含氟树脂中的一种或几种，在PET上涂覆多含氟树脂可以最大限度的发挥氟树脂材料的耐化学介质、耐候、防腐蚀、足够的刚性和强度等优良的化学品特性。CPE背板结构是以PET为基材，一面为氟树脂膜，一面为EVA膜。CPE背板同样具有CPC背板的大部分优点，另外一点就是由于背板内层EVA层的存在，使得背板与EVA粘结力增强，有利于保护中间电池片和整个光伏组件，存在的缺点就是最外层氟树脂膜含氟量越多，薄膜的表面张力小，与EVA的粘结力越弱，本身成膜工艺更为复杂，还有就是背板内层EVA薄膜的抗紫外能力弱，受到长时间照射容易发生黄变。

  PET背板

  PET背板是单层PET、多层PET结构、或加之EVA助料层。这类背板的PET一般都经过了改性。PET背板最大的优点就是价格比含氟背板要便宜得多，另外具有良好的绝缘性能、低热阻、低水汽渗透率、低收缩率和机械强度高。缺点是耐紫外线能力差、抗湿热能力差(易水解）、阻燃性差，经改性后部分缺点得到了改善，但PET背板仍存在耐候性差的问题。

  玻璃背板

  由于玻璃具有良好的透光性，玻璃也不会因为紫外光照射产生老化，组件厂商因此采用玻璃作为背面材料替换掉背板，实现双面双玻组件的生产。因此背板玻璃，挤压了传统背板的市场整体份额。但双玻组件由于正反面都采用玻璃，因此组件重量增加30%，给安装、运输带来不便，也由于玻璃易碎，因此在生产、运输过程中破碎率较高。

  透明背板与透明网格背板

  2018年以苏州中来为代表的背板厂商开发出透明背板，填补了业内双面组件无法使用背板材料的空白。透明背板采用全透明的材料，具有更强的耐紫外能力，其质量更轻，采用透明背板的组件与双玻组件相比具有更多的应用场景。同时由于背板的应用成熟，采用透明背板来实现双面发电组件的生产，给组件厂商节省了厂房和设备改造成本，因此得到业内的青睐。同时，中来在2019年推出透明背板2.0产品，依照太阳能电池的排布的空档间隙区域，在透明背板上涂覆白色高反光涂层，为组件增加高达5W的发电增益。目前国际知名组件厂家晶科能源、协鑫集团、腾晖光伏、尚德电力、晶澳太阳能等都推出了透明背板组件。

  我国光伏组件的发展趋势为：

  • 降低成本

  • 增大尺寸 

  • 切片、多主栅  

  • 双面化

  双面涂覆型背板已超越双面复合型背板，单面涂覆型背板增长迅速，截至2019年涂覆型工艺已成为应用最多的工艺，占据背板市场51%。

  背板的发展趋势：

  • 高可靠性、低成本（双面含氟涂层背板）

  • 透明性

  • 超阻水型背板

  • 高强度型背板

  对于氟材料的需求有以下几点：

  • 高透光率（结合遮光指数匹配，需要地折光率指数）

  • 耐黄变性能提升（氟碳树脂不含有芳环、不饱和键、胺基等易生色基团）

  • 更高的强度，提供更好的耐磨性能和耐刮性能

  • 自清洁

  • 降低成本

  综上所述，高可靠性氟材料在光伏背板行业中有广泛的和成功的应用，双面含氟涂层型背板是光伏背板的主要发展方向。