你是否能想到

一滴油竟能“变成”

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

伴随可持续发展意识深入人心

全世界光伏发电综合利用经营规模快速扩大

在“碳达峰碳中和”愿景目标的引领下

光伏发电作为新能源产业中的佼佼者

在国内具有良好的发展前景


“十四五”期间

中国石化规划建设7000座分布式光伏发电站点

推进绿色发展


光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况







EVA光伏料

作为光伏电池组件不可或缺的关键材料

越来越受到市场的追捧


EVA光伏料究竟是什么?

到底在光伏发电中起着怎样的作用?

它又是如何从一滴原油演变来的?







光伏胶膜为何青睐EVA?














由于单体太阳能电池不能直接做电源使用,必须将单体太阳能电池串、并联连接,并进行严密封装,形成“光伏组件”,才能实现太阳能向电能的转化。



光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

形象地说,“光伏组件”就像是一块“3+2”饼干。太阳能电池片是核心,上有钢化玻璃层作保护,下有光伏背板层作支撑。而电池片与玻璃层之间、电池片与背板层之间,则为光伏胶膜。


光伏胶膜,作为太阳能电池片的封装材料,在中间主要起到对电池片的保护作用。直接决定了光伏组件的质量及寿命。


当前,光伏胶膜的封装材料种类包括乙烯—醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、共聚烯烃弹性体(POE)等。其中,EVA树脂因性能优良、价格便宜,成为最主要的胶膜材料。



EVA光伏料的性状?














EVA是乙烯醋酸乙烯(VA)的共聚物。


其在生产过程中可通过调节VA含量和熔融指数使自身在较宽的温度范围内具有良好的柔软性耐冲击性耐环境应力开裂性和良好的光学性能耐低温无毒特性


EVA本身的物理、化学性能主要取决于分子链上VA的含量及产品的熔体质量流动速率(MFR)。

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

EVA光伏料的5大优势

高黏着力

强耐久性

高透光率

高熔指、易流动

存储便捷

EVA光伏料的市场需求情况?













受专利技术所限

目前国产EVA以中低端料为主

EVA光伏料70%左右依赖进口


光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

专业化合成树脂实验基地


2020年

我国EVA树脂的表观消费量为186.4万吨

光伏料消费量约为63万吨

比上年增长10%

占比总消费量的比例达到33%

已超越发泡料成为第一大消费需求

在碳中和的大背景下

全球光伏行业将迈入高速增长期

预计到2025年中国EVA光伏料需求占比将提升至83%


一滴油的EVA之旅














黑黑的石油经长距离运输至炼油厂后,首先接受的便是蒸馏处理。经过温度的锤炼,石油中的石脑油组分,则被输送到乙烯装置。在温度高达700~900摄氏度的乙烯裂解炉中,石脑油经裂解产生乙烯(气态)。


随后,便是金风玉露一相逢,乙烯和醋酸乙烯(VA)在一定压力下,通过添加引发剂,发生聚合反应形成EVA。其中醋酸乙烯,作为工业有机原料之一,常温常压下是一种无色透明液体,同样由石油经物理、化学反应制得。

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

目前,国内外EVA产品的生产工艺主要有4种

高压法连续本体聚合

中压悬浮聚合

溶液聚合和乳液聚合

市场上的EVA树脂大多采用高压法连续本体聚合工艺生产

高压法连续本体聚合工艺通常可分为

管式法工艺和釜式法工艺两种光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况


光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况


EVA半个世纪的发展历程














EVA源起于20世纪30年代

兴起于20世纪60年代

国内则于20世纪70年代涉足该领域

经历半个世纪的发展。 


兴起

20世纪30年代

EVA由英国帝国化学工业有限公司发明聚乙烯的同一个实验室合成,于1938年发表了EVA共聚物的高压自由基聚合专利。最初共聚物的化学结构,仅仅使用低含量的醋酸乙烯共聚用单体,来制造“改性聚乙烯”

1956年

美国杜邦公司以ElVax的商品名称推出市场。

1960年

采用高压法连续本体聚合工艺,首先实现了低VA含量的EVA工业化生产。随后,美国UCC、德国拜耳、埃克森美孚公司、日本三井等30多家公司相继投产,EVA作为塑料新品种得到迅速发展

探索

20世纪70年代初

我国开始进行EVA中压法和高压法聚合工艺的研究。1976年,北京有机化工厂建成20吨/年中试装置,用溶液法工艺生产EVA乳液。

20世纪80年代

大庆石化引进德国伊姆豪森管式法LDPE装置,可兼产EVA树脂。1982年,上海化工研究院建成50吨/年中试装置,采用高压法技术生产VA含量为10%以上的EVA树脂。1986年,上海石化聚乙烯装置进行了小规模EVA树脂的生产,并于1994年完成了EVA系统改造。

发展

1995年

北京东方石油化工有限公司有机化工厂(原北京有机化工厂,今隶属中国石化燕山石化)从意大利埃尼化学公司引进技术的EVA树脂生产装置建成投产,填补了我国无EVA树脂工业化生产装置的空白。该装置的设计生产能力为4万吨/年。

2001年

燕山石化建设的20万吨/年高压管式法聚乙烯装置,可兼产EVA树脂。该装置引进埃克森美孚的专利技术,采用高压管式法生产,具有生产压力高、长支链少、产品均匀性好等特点。

2005年

扬子石化-巴斯夫有限责任公司建成投产两条LDPE生产线,每条设计能力均为20万吨/年,有一条生产线专用于生产EVA树脂。

2006年

大庆石化建设的20万吨/年LDPE装置,可兼产EVA树脂产品。

2010年

由中国石化和杜邦(中国)公司合资组成的北京华美聚合物有限公司EVA树脂生产装置,在燕山石化建成投产。该装置利用杜邦的釜式法生产技术,装置生产能力为6万吨/年。

现状

截至2020年底

国内EVA总产能达到97.2万吨/年。2020年,相继投入预涂覆和光伏等新兴领域的开发。



EVA应用领域













光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况


目前中国石化仅燕山石化扬子石化

两家单位生产EVA光伏膜料

燕山石化是国内EVA的发源地

以管式法工艺与釜式法工艺生产EVA

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

燕山石化二高压装置

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

燕山石化装置人员正在研讨工艺操作优化


扬子石化以釜式法工艺生产EVA

是集团公司首个生产光伏膜料的单位

填补了中国石化在EVA光伏膜料领域的空白

光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

扬子石化EVA装置员工正在现场操作


在碳中和大背景下,EVA的未来将是光伏材料



















2020年,中国政府提出了碳达峰碳中和的目标,2021年国务院政府工作报告中制定了碳达峰行动方案,太阳能、氢能、风能等新能源转变必将是未来能源的发展方向。

太阳能的利用就是我们所说的光伏产业,目前已在蓬勃发展中,EVA作为光伏组件不可或缺的一部分,在2021年需求量就已达到近70万吨,随着光伏应用市场快速增长的势头,预计2022年光伏EVA需求量能达到100万吨以上。所以说在碳中和大背景下,EVA行业的未来,将会是EVA光伏材料。

——燕山石化EVA研发团队负责人 张清怡

来源:周油列国工作室

END

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原文始发于微信公众号(光伏产业通):光伏电池不可或缺的关键材料-EVA的国产化情况

作者 808, ab