PTFE的兄弟—PVDF

　　PVDF，是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他含氟乙烯基單體的共聚物。它是世界上僅次于聚四氟乙烯(PTFE)的含氟高分子新材料。廣泛應(yīng)用于光伏背膜、計(jì)算機(jī)、航空航天、信息處理、音響器材、醫(yī)療器械、機(jī)器人、物理測(cè)試、光學(xué)儀器、兵器工業(yè)等。

　　PVDF除具有PTFE的優(yōu)良性能外，其剛性、硬度、抗蠕變性能尤其突出。它的加工和成型等特性大大優(yōu)于PTFE，是最強(qiáng)韌的氟塑料。

　　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(guò)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。以下重點(diǎn)聊聊氟塑料類薄膜在太陽(yáng)能光伏背板/背膜的使用。

　　光伏背板處于光伏組件最外層，用于保護(hù)晶硅片不受水汽和氧氣侵蝕。光伏背板由外至內(nèi)分別為：氟膜(外保護(hù)層)、膠黏劑、PET膜、膠黏劑、氟膜(內(nèi)保護(hù)層)。氟膜的作用主要是保護(hù)PET膜不受紫外線、風(fēng)沙侵蝕，降低PET降解速度，決定了背板的使用壽命。光伏電站長(zhǎng)期暴露在風(fēng)沙、紫外線、高溫、水汽中，保護(hù)材料易老化開裂，開裂后則會(huì)失去保護(hù)能力，導(dǎo)致光伏壽命縮短。

　　PVDF的玻璃化溫度-39℃，脆化溫度-62℃，熔點(diǎn)165~170℃，熱分解溫度316℃以上，長(zhǎng)期使用溫度-40~150℃可用一般熱塑性塑料加工方法成型。其突出特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，耐輻照性好。具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在室溫下不被酸、堿、強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕，發(fā)煙硫酸、強(qiáng)堿、酮、醚綿少數(shù)化學(xué)藥品能使其溶脹或部分溶解，二甲基乙酰胺和二甲基亞砜等強(qiáng)極性有機(jī)溶劑能使其溶解成膠體狀溶液。

　　PVDF是使用量第二大的氟塑料，品種完善，供應(yīng)商眾多。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。無(wú)論從世界范圍內(nèi)的供應(yīng)量、加工適 應(yīng)性還是耐候性、阻隔性而言，其都是最合適的太陽(yáng)能電池背板耐候材料。同樣厚度的PVDF薄膜的透濕性大約只有PVF薄膜的十分之一。由于其含氟量高，耐 候非常優(yōu)異。

　　目前主流氟膜材料為PVDF和PVF。PVDF含氟量高于PVF，因此PVDF的抗紫外線能力和耐化學(xué)性更強(qiáng)，PVDF的致密性更好，帶來(lái)了更強(qiáng)的抗風(fēng)沙能力，更適合惡劣的戶外環(huán)境;PVDF的阻燃能力更強(qiáng)，可降低火災(zāi)發(fā)生的概率。光伏電站通常需要使用25年，保護(hù)膜長(zhǎng)期使用后的性能尤為重要，PV-Tech通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，老化條件下PVDF膜的擊穿電壓高于PVF膜，耐磨性優(yōu)于PVF膜，兩類膜的黃變情況、機(jī)械性能不分上下。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，PVDF是市場(chǎng)規(guī)模最大的光伏背膜材料，2019年其市占率達(dá)到54%。

　　據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)，2020年，我國(guó)光伏新增裝機(jī)量48.2GW，同比大幅增長(zhǎng)81.7%;截至2021年5月底，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量263.58GW，同比增長(zhǎng)24.7%。在碳中和背景下，國(guó)家能源局提出了到2030年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電光伏裝12億千瓦以上的目標(biāo)，據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)：2021-2025年我國(guó)光伏新增裝機(jī)量有望達(dá)355-440GW，至2025年，我國(guó)光伏的年新增裝機(jī)容量有望達(dá)到90-110GW。光伏裝機(jī)量增長(zhǎng)有望大幅帶動(dòng)PVDF需求增長(zhǎng)。

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