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你真的了解PVDF薄膜吗?
【更新时间:2018-10-10 16:10:31】 【点击次数:】 【字体: 】 【打印本页】 【关闭本页

  2016年以来随着光伏行业成本下行压力,PVDF薄膜国产化呼声越来越强烈,国内部分一线组件大厂已经开始把国产PVDF薄膜录入合格供应商BOM, 但仍有质量要求较为严格的部分一线组件大厂坚持使用进口PVDF薄膜,并愿意付出稍高的成本坚守质量底限。
  太阳能取之不尽用之不竭,作为最重要的清洁能源太阳能越来越受到人们的重视。随着光伏平价上网脚步的日益临近,产业链各个环节都有着降本提效的巨大压力,作为太阳能组件最重要的封装材料-太阳能电池背板也面临巨大压力。目前市场上的太阳能电池背板种类繁多,设计寿命一般为25年,满足组件生命周期的使用需求。从总体上来说,背板主要分为复合、涂覆及其他三种类型。
  复合型太阳能电池背板以中间层PET聚酯薄膜为基础在内外侧通过胶黏剂贴合含氟薄膜制得(部分厂家为降低成本内层也会选用非氟E层),所用含氟薄膜主要分为两大类,一类是PVF薄膜(简称T膜),又名聚氟乙烯薄膜,另一类是PVDF薄膜(简称K膜),即聚偏氟乙烯薄膜。涂覆型太阳能电池背板也是以中间层PET聚酯薄膜为基础在内外层涂覆含氟树脂涂料制得,其无需胶黏剂与复合型背板相比具有生产周期短、性价比高等特点。其他类型的背板主要是以聚酰胺(俗称尼龙)为材料通过共挤工艺制得。背板内外层材料选择使用含氟薄膜或含氟树脂涂层业内已有共识,但并不是所有氟材料都有长期的户外实际使用经验,目前经过25年以上户外实际验证的氟材料只有美国杜邦公司的Tedlar? PVF含氟薄膜以及日本大金公司的Zeffle四氟树脂。PVDF薄膜虽然也是含氟材料,但户外实际应用年限较短,且目前能批量生产PVDF薄膜厂家的产品性能表现参差不齐,主要表现为结构、厚度、配方不同以及其原材料PVDF和亚克力来源不同,使其在户外使用中存在较大不确定性。


  PVDF薄膜的由来
  在光伏行业起步的前些年,光伏背板材料端一直是杜邦的Tedlar? PVF薄膜(简称T膜)占据了市场的主流,各大终端、组件厂也是在这个时候认识了T膜这种材料,并且也在实际的产品中大规模应用。由于杜邦T膜的产能限制,相应背板产品满足不了市场快速扩张的需求,另外杜邦T膜产品售价较高,促使行业开始探索寻求一款低成本的含氟薄膜替代杜邦T膜,这就给了PVDF薄膜一个发展的良好窗口期,2009年左右,法国阿科玛公司开发了三层结构的Kynar? PVDF薄膜(简称K膜),并注册商标KPK?,其产品定价低于杜邦T膜产品,产能也快速扩张,业内客户逐渐接受并开始采用此K膜产品,但由于三层结构的PVDF制作工艺较为复杂,成本仍然高于市场预期,于是工艺更为简单的单层PVDF薄膜应需而生,同样简称为K膜,成本随工艺简化大幅降低,受市场扩张及低成本需求影响,韩国,日本地区几家公司迅速加入到单层K膜的生产行列并占领了部分细分市场。时间来到2014年,中国部分企业察觉商机也纷纷加入到单层K膜生产行列,以更低的价格博取市场的青睐,但由于质量还无法达到进口K膜水平,迟迟未被市场普遍接受,仅受限应用于小型项目或冒充进口K膜被采用。截止2016年底K膜类复合背板整体市占率接近50%,凭借低廉的价格K膜也成为重要的背板复合材料之一。
  PVDF薄膜的配方及工艺
  PVDF是目前使用量第二大的氟塑料,PVDF颗粒自身难以成膜,如若要把PVDF颗粒制成薄膜必须添加其他材料—30%左右的聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA,俗称亚克力)作为增塑剂以提高其成膜性,加入PMMA后的PVDF在熔融状态下更容易成膜。关于PVDF薄膜的成膜工艺市场上以吹膜和流延两种成型工艺为主,这两种工艺在食品、药品、日用品等包装材料上有较为成熟的生产经验,因此操作难度与工艺控制相对简单。
  PVDF薄膜的性能隐患
  1.断裂伸长率

  PVDF中加入大量PMMA后会影响薄膜的抗老化性能,主要表现为断裂伸长率低,一般低于30%。为了弥补这个缺陷,个别厂家在配方中添加弹性体以达到更高的测试结果。通过这两种成型工艺制备的薄膜在纵向有不同程度的拉伸,但在横向的拉伸都很弱或甚至没有拉伸,造成薄膜横向机械性能均较差,这也是目前为止PVDF薄膜从根本上较难解决的问题,面临着巨大的开裂风险。

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