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編者按：光伏電池是由玻璃、EVA、硅片、背板組成，按照玻璃—EVA—電池片—EVA—背板的結(jié)構(gòu)封裝構(gòu)成，其中背板位于光伏電池背面的最外層，是光伏電池重要 組成部分，本文將對(duì)太陽能電池背板材料、結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)作一回顧和分析。

1、光伏背板的類型及優(yōu)缺點(diǎn)

按照光伏電池背板整體結(jié)構(gòu)劃分，可將光伏電池背板劃分為FPF，F(xiàn)PE，全PET與PET/聚烯烴結(jié)構(gòu)。其中F為含氟薄膜;P為雙向拉伸工藝制備的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即PET薄膜);E為乙烯-醋酸乙烯(即EVA);聚烯烴指各種以碳碳結(jié)構(gòu)為主鏈的塑料。這些結(jié)構(gòu)層之間使用膠粘劑進(jìn)行粘合，通過復(fù) 合工藝制備成型。最早的光伏電池背板采用TPT結(jié)構(gòu)，即Tedlar/PET/Tedlar結(jié)構(gòu)，其中Tedlar為杜邦公司所生產(chǎn)的PVF(聚氟乙烯) 薄膜，以杜邦公司的Tedlar為基材的背板主導(dǎo)了大部分的光伏背板市場(chǎng)，第一款進(jìn)入光伏市場(chǎng)的產(chǎn)品為PVF 2001，目前杜邦公司的Tedlar產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出第三代。按照光伏電池背板所采用的薄膜材質(zhì)區(qū)分，可以將背板劃分為Tedlar背板、含氟背板、 PET背板與其他一些采用如PE材質(zhì)的背板產(chǎn)品。

1.1. Tedlar系列

Tedlar結(jié)構(gòu)的背板被稱為經(jīng)典的背板結(jié)構(gòu)，已成為國(guó)內(nèi)外太陽能電池組件廠首選背板類型。PVF膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐環(huán)境變化，但是薄膜表面較易出現(xiàn)針孔， 薄膜的水汽阻隔能力較差。同時(shí)PVF材料本身含氟量小，所以PVF薄膜需要有足夠的厚度來保證其性能。不過PVF是所有氟材料中成本最低的，非常適合作為 大規(guī)模推廣應(yīng)用的太陽能光伏背板材料。

1.2. 含氟背板

在杜邦公司Tedlar產(chǎn)能有限的情況下，光伏電池背板生產(chǎn)企業(yè)也采用了其他材質(zhì)的薄膜來代替Tedlar薄膜生產(chǎn)背板。

1)PVDF(聚偏氟乙烯)　此類薄膜的生產(chǎn)商主要有法國(guó)的阿科瑪公司，韓國(guó)SKC等。PVDF是使用量第二大的氟塑料，其熔點(diǎn)和分解點(diǎn)相差大，可以使用 熱塑性塑料加工方法進(jìn)行加工。PVDF較成熟的制膜技術(shù)是使用吹膜的方法。阿克瑪公司擁有專門應(yīng)用于吹膜的高融體強(qiáng)度級(jí)別PVDF樹脂，能吹出厚度僅 5μm的薄膜。PVDF中常加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作為增塑劑以提高其成膜性，加入PMMA后的PVDF的在熔融狀態(tài)下更容易成膜。國(guó)內(nèi)的一些 高校如北京化工等在這方面已做了較多的研究。但PVDF加入PMMA后會(huì)影響薄膜的抗老化性能，澳大利亞Leoben大學(xué)對(duì)采用不同氟塑料薄膜的背板老化 結(jié)果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)含PMMA(10%～20%)的PVDF薄膜經(jīng)過1000～2000h濕熱老化后薄膜破損嚴(yán)重。歐洲一家公司在中國(guó)大力推廣其生產(chǎn)的 PVDF薄膜，盡管該公司提供的數(shù)據(jù)表明耐候性良好，但從紅外圖譜發(fā)現(xiàn)該薄膜含有大量的PMMA的成分;該薄膜為三層結(jié)構(gòu)，特別是中間層PMMA— PVDF合金中的PMMA含量，甚至大大超過PVDF含量，所以該產(chǎn)品的實(shí)際耐候性如何，需要時(shí)間考驗(yàn)。

海優(yōu)威公司使用與歐洲某化學(xué)品公司開發(fā)的太陽能電池背板用PVDF薄膜生產(chǎn)背板。該P(yáng)VDF薄膜由PVDF、無機(jī)顏料和功能性添加劑組成，為單層結(jié)構(gòu)，整 個(gè)薄膜內(nèi)外材料均一，白色薄膜能百分之百遮蔽紫外線，經(jīng)2000h的紫外老化測(cè)試，薄膜的老化性能下降可以忽略不計(jì)，其他性能完全可以滿足光伏電池背板對(duì) 氟塑料薄膜的各種要求。

2)THV(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物)　美國(guó)3M公司的BBF背板采用THV含氟薄膜。THV是美國(guó)Dyneon公司在20世紀(jì)80年代開 發(fā)，也是目前唯一的生產(chǎn)廠家。THV是目前市場(chǎng)中最柔軟的氟塑料，當(dāng)和其他材料復(fù)合成多層結(jié)構(gòu)時(shí)，柔韌性非常突出。THV的另一個(gè)重要特點(diǎn)是本身容易粘 接，無須表面處理就能與其他材料粘接，背板的復(fù)合制作工藝和用硅膠粘貼接線盒都十分簡(jiǎn)便，特別適用于對(duì)背板要求柔軟的場(chǎng)合。

3)ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)　日本旭硝子株式會(huì)社研發(fā)的ETFE薄膜，由原料到薄膜完全自產(chǎn)，目前還處于試用階段，尚未達(dá)到規(guī)模化應(yīng)用。

4)ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)　ECTFE由杜邦公司在1946年開發(fā)成功，目前商品化的產(chǎn)品只有蘇威公司提供。ECTFE是乙烯和三氟氯乙 烯1:1的交替共聚物，具有典型的氟塑料的耐化學(xué)腐蝕性能，沒有一種溶劑在120℃下能侵蝕ECTFE或使其應(yīng)力開裂，而且具有很高的耐候性和阻隔性。在 商品化光伏電池背板中，ECTFE是最好的耐候?qū)拥牟牧稀?br />
5)PTFE(聚四氟乙烯)、FEVE(氟乙烯與乙烯基醚的共聚物)　PTFE背板多采用涂覆法制備，大部分由國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)。由于前幾年太陽能電池背板需 求旺盛，國(guó)外公司均不對(duì)中國(guó)供應(yīng)氟塑料薄膜，所以國(guó)內(nèi)開發(fā)了其他國(guó)家不生產(chǎn)的使用涂料的背板，背板采用氟碳涂料涂布到PET薄膜上，替代氟塑料薄膜。

由于PTFE涂覆型背板在實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)許多問題，如涂覆PET表面后涂料層易形成針孔，影響水汽阻隔率;涂層之間容易形成反粘，同時(shí)還存在粘結(jié)強(qiáng)度不夠、多層涂布遇到的層間附著問題和涂層開裂等問題。因此，目前實(shí)際應(yīng)用依然以復(fù)合型背板為主。

6)PET背板　此類背板多采用經(jīng)過特殊處理的PET，多層復(fù)合而成，多見于日本公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。

1.3. 其他類型背板

如PE系列，我國(guó)許多小廠采用PE作為背板材質(zhì)，用在小光伏組件上，生產(chǎn)光伏燈具等。

各個(gè)氟塑料薄膜對(duì)水汽的阻隔能力不同，其中以ECTFE為最優(yōu)。使用同樣厚度為100μm的薄膜，在氣溫40℃和濕度95%的條件下，PVF每天每平米的水汽透過率超過10～20g，PVDF為2g左右，而常用的PET不超過10g。據(jù)多數(shù)供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)，采用氟塑料薄膜和PET薄膜復(fù)合成的背板，其水汽阻隔性能小于2g。表1為各種氟材料的特性。