你真的了解PVDF薄膜嗎？

2017-03-26 07:51:49

來源：網(wǎng)絡(luò)

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關(guān)鍵詞： PVDF薄膜

　　太陽能取之不盡用之不竭，作為最重要的清潔能源太陽能越來越受到人們的重視。隨著光伏平價上網(wǎng)腳步的日益臨近，產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)都有著降本提效的巨大壓力，作為太陽能組件最重要的封裝材料-太陽能電池背板也面臨巨大壓力。目前市場上的太陽能電池背板種類繁多，設(shè)計壽命一般為25年，滿足組件生命周期的使用需求。從總體上來說，背板主要分為復合、涂覆及其他三種類型。

　　復合型太陽能電池背板以中間層PET聚酯薄膜為基礎(chǔ)在內(nèi)外側(cè)通過膠黏劑貼合含氟薄膜制得（部分廠家為降低成本內(nèi)層也會選用非氟E層），所用含氟薄膜主要分為兩大類，一類是PVF薄膜（簡稱T膜），又名聚氟乙烯薄膜，另一類是PVDF薄膜（簡稱K膜），即聚偏氟乙烯薄膜。涂覆型太陽能電池背板也是以中間層PET聚酯薄膜為基礎(chǔ)在內(nèi)外層涂覆含氟樹脂涂料制得，其無需膠黏劑與復合型背板相比具有生產(chǎn)周期短、性價比高等特點。其他類型的背板主要是以聚酰胺（俗稱尼龍）為材料通過共擠工藝制得。背板內(nèi)外層材料選擇使用含氟薄膜或含氟樹脂涂層業(yè)內(nèi)已有共識，但并不是所有氟材料都有長期的戶外實際使用經(jīng)驗，目前經(jīng)過25年以上戶外實際驗證的氟材料只有美國杜邦公司的Tedlar? PVF含氟薄膜以及日本大金公司的Zeffle四氟樹脂。PVDF薄膜雖然也是含氟材料，但戶外實際應(yīng)用年限較短，且目前能批量生產(chǎn)PVDF薄膜廠家的產(chǎn)品性能表現(xiàn)參差不齊，主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)、厚度、配方不同以及其原材料PVDF和亞克力來源不同，使其在戶外使用中存在較大不確定性。

　　PVDF薄膜的由來

　　在光伏行業(yè)起步的前些年，光伏背板材料端一直是杜邦的Tedlar? PVF薄膜（簡稱T膜）占據(jù)了市場的主流，各大終端、組件廠也是在這個時候認識了T膜這種材料，并且也在實際的產(chǎn)品中大規(guī)模應(yīng)用。由于杜邦T膜的產(chǎn)能限制，相應(yīng)背板產(chǎn)品滿足不了市場快速擴張的需求，另外杜邦T膜產(chǎn)品售價較高，促使行業(yè)開始探索尋求一款低成本的含氟薄膜替代杜邦T膜，這就給了PVDF薄膜一個發(fā)展的良好窗口期，2009年左右，法國阿科瑪公司開發(fā)了三層結(jié)構(gòu)的Kynar? PVDF薄膜（簡稱K膜），并注冊商標KPK?，其產(chǎn)品定價低于杜邦T膜產(chǎn)品，產(chǎn)能也快速擴張，業(yè)內(nèi)客戶逐漸接受并開始采用此K膜產(chǎn)品，但由于三層結(jié)構(gòu)的PVDF制作工藝較為復雜，成本仍然高于市場預期，于是工藝更為簡單的單層PVDF薄膜應(yīng)需而生，同樣簡稱為K膜，成本隨工藝簡化大幅降低，受市場擴張及低成本需求影響，韓國，日本地區(qū)幾家公司迅速加入到單層K膜的生產(chǎn)行列并占領(lǐng)了部分細分市場。時間來到2014年，中國部分企業(yè)察覺商機也紛紛加入到單層K膜生產(chǎn)行列，以更低的價格博取市場的青睞，但由于質(zhì)量還無法達到進口K膜水平，遲遲未被市場普遍接受，僅受限應(yīng)用于小型項目或冒充進口K膜被采用。截止2016年底K膜類復合背板整體市占率接近50%，憑借低廉的價格K膜也成為重要的背板復合材料之一。

　　PVDF薄膜的配方及工藝

　　PVDF是目前使用量第二大的氟塑料，PVDF顆粒自身難以成膜，如若要把PVDF顆粒制成薄膜必須添加其他材料—30%左右的聚甲基丙烯酸甲酯（簡稱PMMA，俗稱亞克力）作為增塑劑以提高其成膜性，加入PMMA后的PVDF在熔融狀態(tài)下更容易成膜。關(guān)于PVDF薄膜的成膜工藝市場上以吹膜和流延兩種成型工藝為主，這兩種工藝在食品、藥品、日用品等包裝材料上有較為成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗，因此操作難度與工藝控制相對簡單。

　　PVDF薄膜的性能隱患

　　1.斷裂伸長率

　　PVDF中加入大量PMMA后會影響薄膜的抗老化性能，主要表現(xiàn)為斷裂伸長率低，一般低于30%。為了彌補這個缺陷，個別廠家在配方中添加彈性體以達到更高的測試結(jié)果。通過這兩種成型工藝制備的薄膜在縱向有不同程度的拉伸，但在橫向的拉伸都很弱或甚至沒有拉伸，造成薄膜橫向機械性能均較差，這也是目前為止PVDF薄膜從根本上較難解決的問題，面臨著巨大的開裂風險。如下圖1、圖2摘自杜邦（中國）研發(fā)中心論文《光伏背板加速老化測試方法研究及相關(guān)國內(nèi)外標準進展》。