從光伏背板技術(shù)發(fā)展路線談氟碳涂料技術(shù)發(fā)展

   全球涂料網(wǎng)訊：

   近年來(lái)，由于煤?石油等化石不可再生能源的利用而引起的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越受到全球各國(guó)的關(guān)注，各國(guó)政府正在積極尋求與開(kāi)發(fā)水能?風(fēng)能?生物質(zhì)能及太陽(yáng)能等清潔能源來(lái)替代化石能源。太陽(yáng)能由于具有環(huán)保?安全且來(lái)源豐富等特點(diǎn)，是各國(guó)再生能源積極發(fā)展的重要方向。在各國(guó)政府積極倡導(dǎo)?引領(lǐng)及政策支持下，大型地面電站?家庭屋頂發(fā)電以及農(nóng)業(yè)光伏多用途發(fā)電等太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用將得到持續(xù)快速發(fā)展。預(yù)計(jì)到2040年太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占能源總耗的20%以上，21世紀(jì)末將有可能達(dá)到60%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將在能源消耗中占有越來(lái)越重要的位置。

    目前主要是通過(guò)晶硅電池片及其封裝材料形成的光伏組件而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電。光伏組件主要是由玻璃面板?熱熔膠膜EVA?電池片?背板材料?接線盒等組成，其中除電池片外均為封裝材料。太陽(yáng)光照射到光伏組件上，光伏組件電池片吸收光電子進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換(如圖1所示)，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電。除了電池片本身以外，封裝材料也會(huì)影響光伏組件的發(fā)電效率及使用壽命，進(jìn)而影響組件發(fā)電成本。在封裝材料中，由于現(xiàn)有技術(shù)的限制，背板材料目前仍主要采用高分子聚合物材料，其最易老化且壽命最短，因此背板材料質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響光伏組件的發(fā)電效率及使用壽命，推進(jìn)背板材料技術(shù)發(fā)展是太陽(yáng)能光伏行業(yè)共同?持續(xù)關(guān)注的重要課題。

圖1光伏組件光電轉(zhuǎn)換示意圖

    1、背板產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展要求

    1.1背板對(duì)于組件的重要性

    背板材料是電池片背面的最后一層保護(hù)材料，直接面對(duì)紫外線?低溫?濕熱?高原風(fēng)沙?鹽霧等環(huán)境的侵蝕，需具有極佳的絕緣性?水汽阻隔性和耐候性等優(yōu)點(diǎn)才可滿足組件使用壽命>25a的要求。背板材料質(zhì)量若不過(guò)關(guān)，將使組件背板出現(xiàn)脫層?龜裂?起泡?黃變等狀況，從而造成電池模塊脫落?電池片滑移?電池有效輸出功率下降等不良影響，在低壓?低電流下有時(shí)會(huì)出現(xiàn)電打弧，導(dǎo)致發(fā)生背板和組件燃燒事件甚至發(fā)生火災(zāi)，對(duì)組件安全發(fā)電及運(yùn)營(yíng)造成極大影響，因此背板材料需具有多功能性，而單一材料難以滿足要求。除玻璃背板外，其他傳統(tǒng)背板材料均采用不同單一材料多層復(fù)合的結(jié)構(gòu)組成，在成本壓力下，目前國(guó)內(nèi)外背板廠家都在積極尋求提高背板材料技術(shù)的方法。

    1.2背板技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

    太陽(yáng)能電池組件封裝結(jié)構(gòu)自20世紀(jì)80年代批量定型以來(lái)，歷經(jīng)30多年環(huán)境?應(yīng)用驗(yàn)證淘汰，逐步定型為現(xiàn)代組件用玻璃?電池?焊帶?柔性背板?封裝膠膜(EVA)?鋁邊框?接線盒?硅膠等8大主要材料，因其具有長(zhǎng)期戶外工作的特點(diǎn)，故長(zhǎng)期的應(yīng)用驗(yàn)證和戶外環(huán)境驗(yàn)證是結(jié)構(gòu)和材料定型的重大因素。柔性氟碳材料背板在長(zhǎng)期應(yīng)用驗(yàn)證和戶外環(huán)境驗(yàn)證中勝出是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的選擇過(guò)程和行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐的綜合結(jié)果。技術(shù)進(jìn)步和太陽(yáng)能行業(yè)發(fā)展對(duì)太陽(yáng)能組件及其選型材料提出了更高?更廣泛的性能與指標(biāo)要求和期望，部分指標(biāo)表述如圖2所示。

圖2 背板技術(shù)指標(biāo)發(fā)展路線

    從圖2可以看出，典型的8大環(huán)境類型對(duì)于柔性背板提出了不同的適應(yīng)性指標(biāo)，背板從單一保護(hù)向長(zhǎng)期保護(hù)?長(zhǎng)期度電成本降低的功能化方向發(fā)展的愿望日趨強(qiáng)烈。圖2系統(tǒng)地表述了柔性背板的綜合需求，消除了行業(yè)用單一指標(biāo)來(lái)衡量單一環(huán)境帶來(lái)的背板認(rèn)識(shí)誤區(qū)的影響。

    由于背板的功能化越來(lái)越明顯，不同應(yīng)用環(huán)境對(duì)背板的要求不同，表1列出了具體背板產(chǎn)品應(yīng)對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的需求期望。

表1 背板產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)

    由表1可以看出，未來(lái)背板材料的技術(shù)發(fā)展主要是提高背板材料反射率?增加組件發(fā)電效率?提高特征性環(huán)境耐受指標(biāo)使背板具有更長(zhǎng)的使用壽命，降低背板成本使組件及運(yùn)行商獲得更多的盈利空間?重視背板材料特別是氟材料的回收?減少環(huán)境污染等方面。

    本文對(duì)不同背板的應(yīng)用進(jìn)行了進(jìn)一步的分析預(yù)測(cè)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同背板市場(chǎng)應(yīng)用占比趨勢(shì)

    由圖3可以看出，背板材料替代趨勢(shì)明顯，TPT/KPK型(雙面干式復(fù)合PVF/阿科馬VDF)結(jié)構(gòu)背板材料由于成本壓力和單一創(chuàng)新特點(diǎn)占比持續(xù)降低，玻璃背板?CPC(雙面涂覆氟碳涂層)背板?XFB(一面干式復(fù)合氟膜，另一面涂覆氟碳涂層)背板和共擠多層結(jié)構(gòu)PET背板占比將超過(guò)85%，由于農(nóng)業(yè)大棚及采光建筑?直接鄰水區(qū)域的應(yīng)用增長(zhǎng)，玻璃背板增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，至2025年將占到20%;CPC雙面涂氟背板由于耐候性和工藝技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在2020年將占到20%;而純PET結(jié)構(gòu)背板則將進(jìn)化為多層共擠PET技術(shù)，繼續(xù)應(yīng)用于小型分布式市場(chǎng)，維持當(dāng)前市場(chǎng)份額，到2025年占比約20%。

表2 應(yīng)用于不同環(huán)境的背板材料測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)增加指標(biāo)

    同時(shí)，在背板測(cè)試技術(shù)方面，針對(duì)組件在某一特定環(huán)境條件下安全運(yùn)行的需要，必須開(kāi)展某一項(xiàng)或幾項(xiàng)更嚴(yán)苛的測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)背板材料的可靠性(如表2所示，來(lái)源于中電投)，這些都將給背板材料帶來(lái)新的技術(shù)挑戰(zhàn)。（更多資訊請(qǐng)登錄：全球涂料網(wǎng) http://srglobaltrade.com/）