雙面氟材：高品質(zhì)背膜不可或缺

太陽(yáng)電池背膜主要分為含氟背膜與不含氟背膜兩大類(lèi)。其中含氟背膜又分雙面含氟(如TPT)與單面含氟(如TPE)兩種;而不含氟的背膜則多通過(guò)膠粘劑將多層PET膠粘復(fù)合而成。目前，商用晶硅太陽(yáng)電池組件的使用要求為25年，而背膜作為直接與外環(huán)境大面積接觸的光伏封裝材料，其應(yīng)具備卓越的耐長(zhǎng)期老化(濕熱、干熱、紫外)、耐電氣絕緣、水蒸氣阻隔等性能。因此，背膜要在耐老化、耐絕緣、耐水氣等方面滿(mǎn)足太陽(yáng)電池組件25年的環(huán)境考驗(yàn)。

研究表明，PET分子主鏈中含有大量的酯基，與水具有很好的親和性，容易產(chǎn)生水增塑，同時(shí)即使微量的水分也會(huì)導(dǎo)致分子主鏈的降解。PET在濕熱老化過(guò)程中老化性能的變化受三個(gè)因素影響：結(jié)晶度、水增塑、水解,各因素自始至終都在起作用,不同的環(huán)境和不同的階段內(nèi)各種不同因素起主導(dǎo)作用。老化初期，結(jié)晶為主導(dǎo)因素,它增加楊氏模量、最大拉伸應(yīng)力,但使材料變脆,降低沖擊強(qiáng)度，然后水增塑成為主要因素,它使材料韌性增加,但是很快水解反應(yīng)上升為主要因素,它引起PET大分子鏈斷裂,分子量下降,從而引起機(jī)械性能的破壞。而溫度的升高則會(huì)使上述過(guò)程明顯加快，因此水和熱是導(dǎo)致PET物理機(jī)械性能急劇下降的主要原因。此外，紫外輻射也會(huì)使PET的分子量、強(qiáng)伸度大幅度下降,結(jié)晶度有所提高,從而使材料脆化。因此，通過(guò)膠粘劑將多層PET膠粘復(fù)合而成的不含氟背膜從材料本身特性上就無(wú)法滿(mǎn)足商用晶硅太陽(yáng)電池組件25年的濕熱、干熱、紫外等環(huán)境考驗(yàn)與使用要求，也就很難適合用于晶硅太陽(yáng)電池組件的封裝。

含氟背膜表面的氟材料由于氟元素電負(fù)性大，范德華半徑小，碳氟鍵鍵能極強(qiáng)(高達(dá)485KJ/mol)，且其獨(dú)特的氟化鏈整體結(jié)構(gòu)中的螺旋形棒狀分子緊密、剛硬、表面平滑，使得氟樹(shù)脂的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學(xué)藥品性等各項(xiàng)性能均十分優(yōu)越。氟樹(shù)脂的優(yōu)異特性使得含氟材料(氟膜或氟碳涂料)具有優(yōu)異的耐侯性能，可保障長(zhǎng)期戶(hù)外使用的可靠性。作為對(duì)外部環(huán)境與太陽(yáng)電池內(nèi)部起阻隔作用的背膜，其與外部接觸的空氣面以及與EVA結(jié)合的粘結(jié)面(光照面)遭受著主要的老化作用。然而，由于目前背膜開(kāi)發(fā)生產(chǎn)企業(yè)考慮到雙面含氟材料給整個(gè)背膜生產(chǎn)造成的成本壓力，廠(chǎng)商采用了EVA材料(或其他烯烴聚合物)替代雙面含氟的TPT結(jié)構(gòu)背膜中EVA粘結(jié)面(光照面)的氟材料，從而出現(xiàn)了單面含氟的TPE結(jié)構(gòu)的背膜。此類(lèi)TPE結(jié)構(gòu)的背膜在與組件封裝用EVA膠膜粘結(jié)后，由于其光照面無(wú)含氟材料，對(duì)背膜的PET主體基材進(jìn)行有效保護(hù)，組件安裝后背膜無(wú)法經(jīng)受長(zhǎng)期的紫外老化考驗(yàn)，在幾年之內(nèi)組件就會(huì)出現(xiàn)背膜黃變、脆化老化等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響組件的長(zhǎng)期發(fā)電效能，因此單面含氟的TPE結(jié)構(gòu)的背膜是不適用于晶硅太陽(yáng)電池組件的封裝使用的。

涂覆型背膜：背膜材料發(fā)展趨勢(shì)

目前，主流的太陽(yáng)電池背膜多為雙面含氟的復(fù)膠型背膜和涂覆型背膜。復(fù)膠型太陽(yáng)電池背膜(TPT、KPK等)多是以歐美一些氟化工企業(yè)開(kāi)發(fā)的PVF或PVDF等氟膜通過(guò)膠粘劑與PET基材粘結(jié)復(fù)合而成。復(fù)膠型背膜由于其內(nèi)部PET基材兩面存在膠粘劑，而膠粘劑的質(zhì)量水準(zhǔn)不一，加之復(fù)合工藝良莠不齊，在電池組件戶(hù)外長(zhǎng)期使用過(guò)程中復(fù)合型背膜受濕度與溫度雙重因素的綜合影響，易發(fā)生粘結(jié)膠層水解等損害，最終導(dǎo)致氟膜(PVF或PVDF等)與PET基材的層間剝離，難以滿(mǎn)足電池組件長(zhǎng)期的可靠性要求。

同時(shí)，由于制造專(zhuān)利技術(shù)制約和氟膜表面的親水性改性處理技術(shù)等原因，目前PVF和PVDF等氟膜產(chǎn)品還沒(méi)有在中國(guó)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。因此，采用PVF或PVDF等氟膜開(kāi)發(fā)生產(chǎn)雙面含氟太陽(yáng)電池背膜的中國(guó)企業(yè)長(zhǎng)期受制于外國(guó)氟膜制造商，其背膜制造成本居高不下，且適用于氟膜與PET粘結(jié)的高品質(zhì)膠粘劑多為國(guó)外極少數(shù)廠(chǎng)商技術(shù)壟斷，很難進(jìn)口。而國(guó)內(nèi)一些背膜生產(chǎn)企業(yè)只能采用一些普通的聚氨酯、環(huán)氧或丙烯酸類(lèi)膠粘劑，這些膠粘劑容易老化，在性能上無(wú)法滿(mǎn)足25年的耐久性要求。

鑒于復(fù)膠型太陽(yáng)電池背膜用氟膜未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的現(xiàn)實(shí)情況和背膜內(nèi)部復(fù)合用膠粘劑難以經(jīng)受組件戶(hù)外長(zhǎng)期使用過(guò)程中濕熱老化的考驗(yàn)，開(kāi)發(fā)一類(lèi)不使用膠粘劑的、具有較高一體化程度和具有優(yōu)異長(zhǎng)期耐候性能的低成本的高品質(zhì)背膜產(chǎn)品，是目前背膜開(kāi)發(fā)與技術(shù)發(fā)展的方向和趨勢(shì)。

氟碳涂料經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，在建筑、化學(xué)工業(yè)、電器電子工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，成為繼丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有機(jī)硅涂料等高性能涂料之后，綜合性能最高的涂料品種。目前，應(yīng)用比較廣泛的氟樹(shù)脂涂料主要有PVDF、CTFE、PTFE三大類(lèi)型，我國(guó)也是繼美國(guó)、日本之后第三個(gè)擁有氟碳涂料合成技術(shù)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家。

以氟樹(shù)脂跨國(guó)企業(yè)(如日本旭硝子、大金和法國(guó)阿科瑪?shù)?開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的PVDF、CTFE、PTFE樹(shù)脂為主體樹(shù)脂制備的氟碳涂料，廣泛應(yīng)用于橋梁、大廈、鐵路、通信設(shè)施的表面防護(hù)上，并經(jīng)受了40年以上的戶(hù)外嚴(yán)酷考驗(yàn)，表現(xiàn)出極佳的耐候性能。同時(shí)，目前包括低溫等離子體改性技術(shù)、輻照改性技術(shù)、真空等離子體化學(xué)接枝技術(shù)在內(nèi)的材料表面改性技術(shù)已較為成熟。因此，將氟碳涂料、PET表面改性技術(shù)、氟涂層表面改性技術(shù)等應(yīng)用于太陽(yáng)電池背膜的開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)不使用膠粘劑并具有優(yōu)異長(zhǎng)期耐候性能的低成本高品質(zhì)涂覆型背膜產(chǎn)品是完全可行的，也是今后背膜材料發(fā)展和國(guó)產(chǎn)化的必由之路。