背膜國(guó)產(chǎn)化：光伏大國(guó)的必然選擇
中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去幾年經(jīng)歷了高速增長(zhǎng)，但也存在諸如盲目投資、惡性競(jìng)爭(zhēng)、創(chuàng)新力不足等問(wèn)題。同時(shí)，由于技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和突破，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)" title="光伏產(chǎn)業(yè)">光伏產(chǎn)業(yè)正擺脫其高能耗、高污染的形象，展露出較大的發(fā)展?jié)摿Α?009年3月，中國(guó)敦煌10MW并網(wǎng)型光伏發(fā)電項(xiàng)目招標(biāo)中，所有投標(biāo)都低于2元/KWh，最低標(biāo)0.69元/KWh，次低標(biāo)1.09元/KWh，這說(shuō)明中國(guó)光伏企業(yè)已具有相當(dāng)?shù)膬r(jià)格承受能力和競(jìng)爭(zhēng)力，在降低光伏發(fā)電成本方面很可能走在全球前列。
剛剛結(jié)束的哥本哈根氣候變化大會(huì)，是全球應(yīng)對(duì)氣候變化的一個(gè)重要里程碑。隨著未來(lái)的碳成本越來(lái)越高，以太陽(yáng)能為代表的新能源替代傳統(tǒng)化石能源成為了必然趨勢(shì)。而要加快替代進(jìn)程，對(duì)于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，在不斷提高技術(shù)的同時(shí)，更要降低成本。太陽(yáng)電池組件封裝材料主要包括玻璃、EVA膠膜、邊框、背膜、接線盒、硅膠等，目前除背膜以外的其他封裝材料均已在中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高度國(guó)產(chǎn)化，大大降低了太陽(yáng)電池組件單位發(fā)電功率的制造成本。但是，背膜作為一類(lèi)重要的太陽(yáng)電池組件封裝材料，其技術(shù)門(mén)檻要求相當(dāng)高，加之相關(guān)原材料長(zhǎng)期受到國(guó)外氟化工巨頭的專(zhuān)利技術(shù)制約，時(shí)至今日其國(guó)產(chǎn)化程度仍極低，造成現(xiàn)在國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)商所采用的背膜大多為國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格較高且供貨期不能保證。因此，從降低太陽(yáng)電池組件單位發(fā)電功率的制造成本角度來(lái)講，背膜國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)光伏企業(yè)的必然選擇。
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，如果背膜在耐老化、耐絕緣、耐水氣等方面無(wú)法滿足太陽(yáng)電池組件25年的環(huán)境考驗(yàn)，最終將導(dǎo)致太陽(yáng)電池的可靠性、穩(wěn)定性與耐久性無(wú)法得到保障，使太陽(yáng)電池板在普通氣候環(huán)境下使用8～10年或在特殊環(huán)境狀況（高原、海島、濕地等）下使用5～8年即出現(xiàn)脫層、龜裂、起泡、黃變等不良，造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降低等不良，更危險(xiǎn)的是電池組件會(huì)在較低電壓和電流值的情況下出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象，引起電池組件燃燒并促發(fā)火災(zāi)，造成人員安全損害和財(cái)產(chǎn)損失。
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[1]。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。