摘要:近期关于碳中和经常刷屏,碳中和通俗的讲就是单位时间的二氧化碳产出和吸收要抵消。这样要求大家减少二氧化碳排放,用低碳能源取代石化燃料,植树造林等等。而光伏作为清洁能源,在接下去的几年会更加快速的发展。光伏产业链非常长,从硅片生产到光伏电池、光伏组件、电气配套以及安装运营,跟高分子相关的主要有两个环节,光伏组件和电气配套。今天我们就来看看有哪些材料在这两个环节使用。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)


(一)碳中和与光伏

碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量,通过使用低碳能源取代化石燃料、植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量,实现正负抵消,达到相对“零排放”。光伏发电正是一种没有碳排放的清洁能源。

中国国家能源局公布2020年太阳能发电新增装机数据48.2GW,创近三年新高;扣除前三季太阳能新增装机数据18.7GW,意味第四季安装量达29.5GW。分析师指出,中国太阳能行业新增装机已连续8年位居全球第一,未来5年还要继续爆发式增长。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)


(二)光伏与高分子

任何工业产品都是材料通过设备,在一定的工艺加工而成,光伏产品也不例外。

硅片是用来生产太阳能电池的基础材料,也是核心部件。但是如果这个核心部件没有高分子材料进行保护,就会变得不堪一击。如果没有电气配套,太阳能电池空有一身本事,却不能形成一个系统。

这里说的高分子材料进行保护,就是指光伏模组中的封装胶膜,背板,他们是由氟材料,EVA,PET,POE等组成的,然后由有机硅等材料进行密封。而电气配套是指接线盒,线缆,连接器等等,有了这些零部件,电流才能正在被利用起来,这就少不了工程塑料如PPO,PA66,PC,以及线缆材料PE,EVA等。此外,面板材料目前是用的玻璃,也有尝试采用高分子材料,而铝合金边框也可用高性能塑料替代。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)


1:光伏模组封装材料介绍


碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)

光伏模组结构示意图

我们从上到下,来看下材料,边框采用的是金属,保护层压件,起到一定的密封支撑作用。

材料可以塑料替代,如PPO+gf,还有索尔维的半芳香族聚合物。

EVA

封装胶膜采用的是EVA材料,用于晶硅电池中电池片与表面光伏玻璃和电池背板的粘接。因为EVA胶膜具有良好的柔韧性、光学透明性及热密封性,所以成了光伏封装材料的首选。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)
EVA分子结构式

EVA的性能主要取决于分子量 (可以用熔融指数 M1表示)和醋酸乙烯酯 (以VA表示)的含量。当M1一定时,VA的含量增高,EVA的弹性、柔软性、粘结性、相溶性和透明性提高;VA的含量降低,EVA则接近于聚乙烯的性能。当VA含量一定时,分子量降低则软化点下降而加工性及表面光泽改善,但强度降低;分于量增大,可提高耐冲击性和应力开裂性。

其实一句话,EVA是一种共聚物,VA含量高,倾向于弹性体,热熔胶;如果E含量高,倾向于塑料(PE)。

POE

与目前光伏组件制造商最常用的EVA薄膜材料不同,陶氏希望鼓励中国封装膜企业使用其ENGAGE POE材料。该公司研究发现,相比于EVA薄膜,POE薄膜,如ENGAGE制成的薄膜,电力性能更好,水蒸汽传递速度更低,耐候性能更好。POE还可大幅降低电势诱发衰减效应(PID),很适合N型电池组件和双层玻璃模块,正变得越来越流行。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)

陶氏化学POE在光伏模组的应用

POE是乙烯和辛烯的共聚物,其中共聚单体辛烯(C8H16)的含量为20%-30%。分子结构中辛烯的存在破坏了乙烯的结晶,但是同时也赋予共聚物优良的透明性和良好的弹性。在常温下乙烯的结晶作为物理交联点,在高温下乙烯解结晶使共聚物具有塑性。窄的分子量分布使POE具有较高的拉伸强度和抗冲击性等。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)
POE分子结构示意图

2:背板材料介绍

背板(Backsheet)是用在太阳能组件背面,直接与外环境大面积接触的光伏封装材料,其应具备卓越的耐长期老化(湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等性能。因此,背膜要在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面满足太阳电池组件25年的环境考验,起到封装组件原辅料、保护太阳能组件、隔绝汇流带的作用。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)

背板所在位置示意图

各厂家的背板虽然其成分各有不同,但核心部分不会变,即PET基体和含氟材料,PET提供力学性能和绝缘性能,氟材料提供阻隔性和耐候性背板的主要特性靠氟材料来体现,一般来说氟材料无论是复合膜还是涂料,只要加工得当,F元素含量足够,背板的耐侯性和阻隔性都不是问题。

PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-,英文名: polyethylene terephthalate,简称PET,俗称聚酯薄膜,为高聚合物,由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。

但是氟材料,种类就很多了。

PVF,学名聚氟乙烯,由氟和氟碳分子的共聚体挤压而成的共聚物。做PVF薄膜最有名的是美国杜邦公司,杜邦的注册商标TEDLAR就是现在光伏行业用的最多的PVF薄膜。TPT或TPE中的T就是指TEDLAR。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)

PVDF,学名聚偏氟乙烯,是目前含氟材料中产量排名第二的大产品。做PVDF最出名的是法国阿科玛公司,阿科玛的注册商标KYNAR就是现在光伏行业做背板最多的PVDF薄膜,KPE或KPK中的K就是指KYNAR

THV,四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物,是美国Dyneon公司在20世纪80年代开发的一种新型含氟材料,应用在3M公司的BBF(THV/PET/EVA)背板上,也是目前唯一的生产厂家,现Dyneon公司已作为3M的子公司开始运作。

ETFE,乙烯-四氟乙烯共聚物,日本旭硝子株式会社研发的ETFE薄膜,由原料到薄膜完全自产,具有良好的耐候性和化学稳定性,不过市场用量并不多,国内背板生产企业,如乐凯公司,有在批量使用。

ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物),ECTFE由杜邦公司在1946年开发成功,目前商品化的产品只有索尔维等极少数公司能提供。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学腐蚀性能,没有一种溶剂在120℃下能侵蚀ECTFE或使其应力开裂,而且具有很高的耐候性和阻隔性。在商品化光伏电池背板中,美国的霍尼韦尔公司生产的PowerShield3W背板产品就是使用的ECTFE这种材料作为外层的耐候材料。

以上就是封装胶膜和光伏背板基本材料介绍,涉及到这块的企业相当多,比如在艾邦粉丝里面的斯威克、鹿山新材料、海优威新材料、明冠新材料是做胶膜的,中天光伏、赛伍技术、杭州福膜、常熟冠日是做光伏背板的。由于篇幅有限,今天就先介绍到这里,光伏组件电气配套部分还有接线盒,连接器等等,这些所使用的高分子材料,我们将在下一期介绍。欢迎您扫描下方的二维码加入艾邦光伏产业链交流群,同时加入通讯录。

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)


部分群友资源如下:

公司名称
主营产品
阿特斯阳光电力集团有限公司
光伏发电产品
安徽合聚阻燃新材料股份有限公司
光伏电缆料 
安徽众晟新能源新材料有限公司
光伏应用产品
安徽纵横高科电缆股份有限公司
光伏电缆
保定易通光伏科技股份有限公司
接线盒 焊带
常熟冠日新材料有限公司
光伏背板、氟膜
常熟市景弘盛通信科技股份有限公司
新能源汽车线/光伏线
常州沪通新材料有限公司
电缆料、光伏
常州日上光伏科技有限公司
光伏电池
常州斯威克光伏新材料有限公司
光伏封装胶膜,反光膜
常州亚玛顿股份有限公司
光伏组件及辅材,电子玻璃
大族激光科技产业集团股份有限公司
LED,半导体,消费类,面板,光伏设备等
东方日升新能源股份有限公司
光伏
甘肃海亮能源科技有限公司
光伏发电,电采暖,空气能,充电桩
广东力王高新科技股份有限公司
光伏逆变器电感、充电桩电感、变压器
广州鹿山新材料股份有限公司
光伏组件用高性能EVA胶膜
汉能光伏
光伏产品
杭州福膜新材料科技股份有限公司
太阳能光伏电池背板用PVDF薄膜
杭州福禧新材料有限公司
pvdf太阳能光伏膜
皓鑫太阳能设备有限公司
光伏新能源
河北三晶新能源科技有限公司
光伏
河南安彩高科股份有限公司
光伏玻璃浮法玻璃
河南明净新能源科技有限公司
光伏
鸿协玻璃
光伏玻璃
江苏艾立可
新能源电缆,光伏,通讯
江苏德迈智能科技有限公司
光伏电缆
江苏金友电气有限公司
新能源汽车线、光伏电缆
江苏鹿山新材料有限公司
光伏胶膜,光电胶膜,pe防腐胶粒
江苏瑞德新能源科技有限公司
光伏浆料半导体导电胶光伏导电浆
江苏鑫宏业特塑线缆有限
新能源汽车线,机器人电缆,光伏电缆
江苏秀强玻璃工艺股份有限公司
家电、家具玻璃,光伏、光电玻璃
江阴信邦电子有限公司
线束
距度电子
汽车线束,太阳能光伏机柜
聚元股份有限公司
0
康信达光电
探针,光伏,5G
快可光伏电子有限公司
光伏电缆,接线盒
昆山康信达光电有限公司
光伏,探针,5G产品
朗新科技股份有限公司
光伏云平台
乐凯胶片股份有限公司
彩纸,光伏背板,隔膜
辽宁同创数控设备有限公司
光伏,光热设备
临海市亚东特种电缆料厂
低烟无卤料(充电桩料,EN光伏料,耐油料,等等
隆基乐叶光伏科技有限公司
太阳能光伏组件
茂硕电气
充电机,光伏逆变器,储能
南宁珀源能源材料有限公司
光伏材料硅棒粘棒胶,玻璃胶,人造板材
南平铝业(成都)有限公司
光伏太阳能等行业所需的高精工业用铝合金型材
宁波激智科技股份有限公司
光学膜,光伏膜,窗膜,装饰膜
宁波聚亿新能源科技有限公司
充电枪线 光伏线缆
宁波一臻环保科技有限公司
PPO  PE
浦江夏阳电子有限公司
太阳能光伏组件 太阳能光伏发电  并网
青岛风河工程塑胶有限公司
PPS、PA、PPO
青海祥光光伏科技有限公司
太阳能电池组件
山东富地环境工程有限公司
ppo
山东裕龙石化有限公司
发泡料、线缆料、光伏料等
汕头市澄海区正能新能源设备部
光伏发电一体化 新能源设备安装
上海恩路新材料科技有限公司
SABIC PPO PC PC/ABS PBT
上海海优威应用材料技术有限公司
光伏
上海贺利氏
光伏材料
上海玖开电线电缆有限公司
充电桩电缆,光伏直流电缆,UL认证电缆等各类型电缆
上海挪亚新能源技术有限公司

上海先韦能源科技有限公司
光伏电池,导电银浆
上迈(上海)新能源科技有限公司
光伏组件及系统
深圳晶福源科技股份有限公司
充电桩,光伏,UPS电源
深圳市慧盈通机电有限公司
太阳能接头
深圳市金洋电子股份有限公司
USB数据线、光纤、光伏等连接器组装
深圳市乐霖自动化科技有限公司
绕绵机,光伏打胶机,注油机
深圳市铭利达精密机械有限公司
5G/新能源汽配/光伏
深圳市强新鸿科技发展有限公司
新能源汽车线束,工业控制线束,光伏设备线束,净化设备线束
深圳市三瑞电源有限公司
UPS 逆变器 光伏 太阳能充电器 充电桩
苏州澳京光伏科技有限公司
电池片组件销售
苏州福斯特光伏材料有限公司
铝塑膜
苏州快可光伏电子股份有限公司
连接器
苏州明冠新材料科技有限公司
光伏背板/封装胶膜、 锂电池用铝塑膜
苏州奇点新能源科技有限公司
光伏
苏州协鑫光伏科技有限公司
全球领先的光伏材料制造商
苏州永皓电线有限公司
光伏电缆线、电动汽车电缆线等
台虹科技
光伏
泰州创达电子有限公司
光伏接线盒,连接器
特变电工(德阳)电缆股份有限公司
电力系统工程项目总成承包(风电、光伏等)
通威
光伏电站
无锡奥特维
光伏设备,卫材
无锡创生源
光伏
无锡纳菲嘉智能科技有限公司
光伏设备自动化
无锡先导
3c,汽车,光伏,锂电
无锡鑫宏业特塑线缆有限公司
新能源汽车线 光伏线 机器人线 工业线
欣旺达惠州新能源有限公司
光伏储能动力电池模组
新特能源
多晶硅,薄膜光伏电池等
信领
光伏银浆
易事特集团股份有限公司
充电桩 UPS  光伏逆变器
张家港市蓝海电子有限公司
光伏
浙江德斯泰塑胶有限公司
玻璃夹胶PVB膜,隔热PVB膜,隔音pvb膜,玻璃功能膜,光伏封装膜
浙江东达光伏有限公司
光伏电池,组件
浙江光达电子科技有限公司
光伏银浆
浙江浙能长新新能源有限公司
燃料电池,光伏电池等新能源电池
中利
光伏
中天光伏材料有限公司
接线盒、支架、光伏电缆
珠海市柏欣机械设备有限公司
光伏装备出口 工业整线出口

碳中和,必须知道的光伏高分子材料(上)

长按图片识别二维码即可申请加入

作者 d