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太陽能光伏組件主要由玻璃蓋板、熱熔膠膠膜(EVA)、電池片、背板、接線盒和邊框等組成。由于背板對(duì)電池片起支撐和保護(hù)作用，且背板作為直接與外界自然環(huán)境大面積接觸的封裝材料，其性能的好壞直接決定了光伏組件的發(fā)電效率和使用壽命，背板必須具備優(yōu)異的絕緣性、水汽阻隔性和耐候性等，因此背板生產(chǎn)及測(cè)試技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步對(duì)太陽能光伏組件的影響將十分重要。

現(xiàn)有的背板主要是以PET為基板，在其單面或雙面復(fù)合或涂覆具有功能性的氟材料，從而使背板具有良好阻隔、耐候及絕緣性能，不同背板類型其功能性差異較大，因此選擇價(jià)格合理、質(zhì)量性能優(yōu)良的背板對(duì)組件廠商生產(chǎn)合格、性能優(yōu)良的太陽能光伏組件就顯得尤為關(guān)鍵。圖1給出不同類型背板市場(chǎng)應(yīng)用變化趨勢(shì)。

隨著太陽能電池背板技術(shù)的發(fā)展，2013年全球含氟背板和非氟背板的比例達(dá)到8：2，2014年預(yù)計(jì)將達(dá)到9：1，氟材料背板應(yīng)用占比將越來越大。氟材料中由于氟元素電負(fù)性大，碳氟鍵之間的鍵能非常強(qiáng)，加之氟材料結(jié)構(gòu)中分子排列緊密、剛硬、平滑，使氟材料表現(xiàn)優(yōu)異的耐候、耐熱、耐溫及耐化學(xué)品等性能，可滿足組件在戶外長期使用的要求，是目前市場(chǎng)上背板中重要的支撐材料之一。

1、含氟復(fù)合型背板

含氟復(fù)合型背板現(xiàn)主要含TPT、KPK、TPE和KPE這四種類型。含氟復(fù)合型背板是在背板的單面(TPE和KPE)或雙面(TPT和KPK)復(fù)合氟膜，屬于第一代背板。因成本壓力，自2008年后，TPT、KPK內(nèi)層用PE/EVA等非氟材料替代，制成單面含氟復(fù)膜背板，稱之為TPE和KPE，該類型背板受光面為不含氟膜，用其他烯烴聚合物或PE、EVA等材料替代，由于光照面無含氟材料進(jìn)行保護(hù)，組件在使用過程中很容易在紫外等環(huán)境下使PE、EVA分解，組件背板進(jìn)行加速UV老化測(cè)試，并通過金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)KPE/TPE內(nèi)層E層有明顯的微裂紋，組件背板很快出現(xiàn)變黃、脆化等老化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響組件的長期發(fā)電效率，雖然單面含氟背板具有成本上的優(yōu)勢(shì)，但由于其自身固有的缺陷，其很難適合組件封裝長期需要。

另外，該類型雙面復(fù)合型背板由于其氟膜制造成本較高，且目前仍受少數(shù)國外企業(yè)市場(chǎng)壟斷，加之單面和雙面含氟復(fù)膜都存在復(fù)膜與PET基板或EVA之間的粘結(jié)問題，復(fù)膜層與PET之間是通過膠粘劑實(shí)現(xiàn)粘結(jié)，由于膠粘劑與PET和PVF(或PVDF)間的浸潤性不同，且當(dāng)前膠黏劑固化均是通過整卷熟化方式，存在較大不確定性，因此長期使用出現(xiàn)分層現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)較大，給下游廠家造成了巨大的成本壓力和技術(shù)瓶頸，影響組件長期可靠性。基于此，復(fù)合型背板技術(shù)正在被其他新技術(shù)所取代。

2、不含氟背板

2011-2013年的背板材料選擇迫于成本壓力，出現(xiàn)以強(qiáng)化PET取代TPE/KPE外層耐候氟膜的背板，強(qiáng)化PET采用在PET表面修飾、添加助劑或者其他改性的方法來改善PET的耐UV性能，但由于PET分子鏈中含有大量的酯基，其與水直接接觸易產(chǎn)生水增塑，導(dǎo)致PET分子鏈降解，同時(shí)PET在直接應(yīng)用中結(jié)晶度會(huì)增加，使材料變脆，抗沖擊強(qiáng)度降低。另外，在濕氣環(huán)境下，溫度升高、紫外輻射和熱循環(huán)作用下PET分解更加迅速，PET物理機(jī)械性能急劇下降。因此基于PET材料自身的缺陷，不含氟背板并不能滿足復(fù)雜自然環(huán)境下組件應(yīng)用要求。試驗(yàn)樣品PET在65℃*65%RH條件下用SUV氙燈輻照60Kwh后，對(duì)其進(jìn)行500倍金相顯微鏡拍攝照片，結(jié)果見圖4，從圖4中可見UV強(qiáng)化PET表面出現(xiàn)嚴(yán)重開裂現(xiàn)象。其次該類型背板復(fù)合技術(shù)采用PET與PET復(fù)合和PET與PE/EVA復(fù)合，是屬于剛-剛復(fù)合和剛-柔復(fù)合兩種類型，在界面上形成缺陷要大于單一的剛-柔復(fù)合方式，從圖3背板橫截面的掃面電鏡圖片中可以明顯看出PET與PET復(fù)合的剛-剛復(fù)合界面缺陷明顯大于PET與PE/EVA復(fù)合的剛-柔復(fù)合界面。因此，該類型背板長期使用可靠性還存在較大風(fēng)險(xiǎn)。

3、含氟復(fù)涂型背板

為了解決雙面含氟背板的成本壓力，同時(shí)又避免單面含氟背板存在的固有缺陷，近年來很多背板廠家開始集中生產(chǎn)一面復(fù)合氟膜，另一面涂覆含氟涂料的復(fù)涂型背板(TFB或KFB)，這種類型背板迎合了客戶對(duì)于傳統(tǒng)雙面氟膜背板的習(xí)慣性，且與傳統(tǒng)TPT背板相比具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，屬于第1.5代背板。

4、含氟涂覆型背板

雙面含氟涂覆型背板是未來主要應(yīng)用的一種背板形式之一，屬于第二代背板技術(shù)。其主要是在PET雙面涂覆含氟涂料實(shí)現(xiàn)背板的功能化。中來股份科研人員經(jīng)過長期的技術(shù)研發(fā)，通過膜膠一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了該類型背板(FFC)生產(chǎn)的突破，經(jīng)過與傳統(tǒng)背板光濕熱性能的對(duì)比，結(jié)果見表1。從表1中可見，F(xiàn)FC技術(shù)制成的雙面涂氟型背板在SUV1000MJ/m2抗UV(濕熱環(huán)境下)老化試驗(yàn)中，性能明顯優(yōu)于其他類型背板，沒有出現(xiàn)黃變和微裂紋現(xiàn)象，黃變指數(shù)小;中金相顯微鏡圖片顯示FFC表面沒有微裂紋出現(xiàn)。

更進(jìn)一步對(duì)TPT與FFC的PCT老化試驗(yàn)后水透測(cè)試，F(xiàn)FC經(jīng)過PCT老化試驗(yàn)后其水蒸汽透過率較低，與初始水蒸汽透過率相比從1.87g/m2.d增加到1.95g/m2.d，增加幅度較小，而TPT的水蒸汽透過率從初始的1.33g/m2.d增加到14.29g/m2.d，增幅非常大，衰減率達(dá)到974.4%，TPT性能下降明顯。主要原因是大多公司應(yīng)用的PET基板材料耐水解性能差，在PCT老化60小時(shí)以后，PET基板發(fā)生水解，背板脆裂，因而導(dǎo)致水汽阻隔性能衰減非常嚴(yán)重，而中來股份利用特殊的工藝技術(shù)，采用強(qiáng)耐水解性能的PET基材，阻隔性能優(yōu)異。

中來股份FFC雙面涂覆技術(shù)是利用等離子體技術(shù)對(duì)PET進(jìn)行活化處理，雙面涂覆FFC涂料，實(shí)現(xiàn)了FFC涂料與PET基材間的一體化，通過化學(xué)方法解決了物理界面問題。另外，同時(shí)對(duì)含氟涂層進(jìn)行等離子體化學(xué)接枝處理，形成共價(jià)鍵，解決了背板與EVA間的長期粘結(jié)性難題。與傳統(tǒng)背板技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，通過對(duì)FFC背板橫截面進(jìn)行掃描電鏡分析，PET與涂層間沒有明顯的界限，徹底解決了傳統(tǒng)背板“三明治”結(jié)構(gòu)問題，降低了成本，提高了背板與EVA間的粘結(jié)強(qiáng)度，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證FFC產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研發(fā)人員將FFC技術(shù)涂氟背板產(chǎn)品與其他類型涂覆型背板分別進(jìn)行了PCT48h、沸水煮100h和雙85/2000h測(cè)試，粘結(jié)力測(cè)試結(jié)果顯示FFC涂氟技術(shù)背板產(chǎn)品附著力均為0級(jí)，與EVA、硅膠粘結(jié)力保持率大于80%，明顯優(yōu)于復(fù)合技術(shù)類型產(chǎn)品。

因此，雙面涂氟技術(shù)作為背板的第二代技術(shù)，既滿足了環(huán)境對(duì)于背板雙面耐候性的要求，又解決了傳統(tǒng)背板依賴膠黏劑性能短板的缺陷，在長期使用可靠性上具有較大優(yōu)勢(shì)，涂覆技術(shù)作為背板功能化的技術(shù)平臺(tái)更有利于新型功能化背板的加速研制。

5、導(dǎo)電型背板

導(dǎo)電型背板是未來發(fā)展的一種新型背板，其主要是為了滿足太陽能電池將正、負(fù)極轉(zhuǎn)移到電池背面，形成背接觸電池(MWT、EWT和IBC)而開發(fā)的導(dǎo)電型背板，提高組件的發(fā)電效率。該類型背板由于含有導(dǎo)電金屬箔，且需要對(duì)金屬箔進(jìn)行激光刻蝕或化學(xué)腐蝕，工藝過程復(fù)雜、生產(chǎn)效率低且成本高，現(xiàn)有的技術(shù)還不能根本解決這些問題，該類型背板還處于研究、開發(fā)、試生產(chǎn)階段，在市場(chǎng)上還不具有明顯的競爭優(yōu)勢(shì)，需要技術(shù)的進(jìn)一步突破。 

原標(biāo)題：氟碳涂料在光伏電池背板中的應(yīng)用