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太阳能电池背板使用的各种氟塑料的比较

2013-5-6 20:46| 发布者: echo| 查看: 10597| 评论: 0|来自: 海优威

摘要: 本文比较了已经商品化的太阳能电池背板中使用的各种氟材料的性能,各种氟塑料按其耐候性能均能满足太阳能电池背板对耐候的要求。使用氟塑料薄膜比使用氟碳 涂料在制造背板的工艺上更容易保证太阳能电池背板的 ... ...
关键词       太阳能背板、背板、太阳能电池封装材料、封装材料、氟塑料、氟碳涂料

背景
       随着太阳能产业的发展,各种相关部件也越来越多的成为业界热议的话题。在太阳能电池组件中封装材料一直是除硅片以外最重要的材料,封装材料包括玻璃、胶 膜、背板、铝框和硅胶。其中由于背板的主要材料一直为外国公司所垄断,在07、08年一度供不应求,所以背板也是最为引人关注的封装材料。
常用的背板可以分为TPT、TPE、全PET和PET/聚烯烃结构。其中T指美国杜邦公司的聚氟乙烯(PVF)薄膜,其商品名为Tedlar。P指双向拉 伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,即PET薄膜,又名聚酯薄膜或涤纶薄膜。E指乙烯-醋酸乙烯树脂EVA。聚烯烃指各种以碳碳结构为主链的塑料。在各个注明 的结构层之间使用合适的胶粘接复合而成太阳能电池背板。

氟塑料薄膜在背板上的使用
       要讲清楚太阳能电池背板的性能,就必须首先清楚各种氟材料的性能。目前最多使用的氟塑料薄膜为PVF薄膜。国际上生产PVF的供应商非常少,除美国杜邦公 司外,有报道中国的蓝天环保和晨光化工院都有小批量生产。杜邦发明PVF后一直未能找到大规模的用途,纠其原因:一方面其综合性能如化学稳定性、阻水性、热稳定性等均不如其它氟塑料;另一方面PVF加工非常麻烦,其熔点和分解点非常接近,挤出成膜时需要添加潜溶剂或共聚改性,这给膜质量的控制和溶剂的回收都带来了很高的要求。在太阳能电池背板大量使用前,PVF主要是推广领域是铝合金建材保护、农药包装涂料等。由于杜邦公司最早将其推广使用在太阳能电池的背板保护上,随近几年太阳能电池组件需求的猛增,Tedlar的需求也随之猛增,以至供不应求。
由于PVF的供应商很少,许多公司争相使用其它氟材料薄膜来替代PVF薄膜。目前已经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)。几种氟塑料的结构如下表

简称
化学名
分子结构式
主要背板供应商
PVF
聚氟乙烯
-(CH2-CHF)n-
Isovolta、Madico、Krempel
PVDF
聚偏氟乙烯
-(CH2-CF2)n-
东洋铝业、Krempel
ECTFE
三氟氯乙烯-乙烯共聚物
-(CH2-CH2)n-(CFCl-CF2)m-
Honeywell
THV
四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV) -(CF2-CF2)n-(CF(CF3)-CF2)m-(CH2-CF2)o- 3M

表1   常用背板氟塑料结构

        PVF供应商已前述,PVDF的供应商在国内 有上海三爱富、浙江巨化、山东东岳化工和江苏梅兰等,国际上欧洲的阿克玛、苏威和日本的大金、吴羽等。ECTFE的供应商有欧洲的苏威。THV的供应商有美国的Dyneon。目前使用这四种氟塑料薄膜的背板,除ECTFE比较少外,其它种类的背板在中国均有用户使用,特别是以Isovolta和 Madico为主的PVF类的背板和以东洋铝业为主的PVDF类背板在中国有大量的用户。此外日本旭硝子公司在推广其生产的ETFE薄膜以应用到背板上, 但因未有成型的背板报道,所以本文不与讨论。从实际使用情况看,前述的四种氟塑料性能均能满足太阳能电池背板对耐候性的要求。以下是四种材料的基本物理性能和详细讨论。


>熔点℃ >密度克/立方厘米 >分解点℃ >阻燃性氧指数/UL94
>PVF >190-230 >1.4 220
>41 / HB*
>PVDF >165-170 >1.84-1.88 >350 >43 / V0**
>ECTFE >235-245 >1.63-1.73 >未查到数据 >52 / V0**
>THV >120-185*** >1.95-2.04 >未查到数据 >65-75 / V0*

表2 太阳能电池背板常用氟塑料基本性能

*引自3M公司BBF介绍(1);**《含氟功能材料》张永明等编著(2)***因组分的不同配比而熔点不同

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