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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 一 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。 二 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
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。
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 |