2016年全球新增光伏裝機(jī)量達(dá)70GW，全球裝機(jī)容量達(dá)300GW。其中中國(guó)新增裝機(jī)量34GW，累計(jì)裝機(jī)77GW。

隨著年裝機(jī)量的不斷增長(zhǎng)，光伏電站的質(zhì)量問(wèn)題頻現(xiàn)，涉及光伏背板的問(wèn)題如：開(kāi)裂、破損、分層、變色等。

光伏組件由玻璃-EVA-電池片-EVA-背板的結(jié)構(gòu)封裝而成，光伏背板是用在太陽(yáng)能電池組件背面的一種保護(hù)性材料，用來(lái)保護(hù)電池片在戶外惡劣環(huán)境中25年乃至更長(zhǎng)時(shí)間的工作壽命，需要具備優(yōu)異的耐候性、水汽阻隔性、電氣絕緣性、尺寸穩(wěn)定性、易加工性和耐撕裂性等要求。

由于復(fù)合型背板的外層氟膜的致密性遠(yuǎn)好于涂覆型背板，所以市場(chǎng)主流是復(fù)合型背板，少數(shù)是涂覆型背板，且復(fù)合背板、涂覆型背板均離不開(kāi)含氟材料的保護(hù)層。

含氟材料之所以能成為光伏背板的首選，與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密不可分。

C-F鍵具較高的鍵能，F(xiàn)原子具有極低的極化率、高的電負(fù)性和較小的范德華半徑，能夠較好地保護(hù)內(nèi)層C-C鍵不被破壞，這賦予了含氟材料特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

由表1可以看出，C-F鍵特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予了其高度的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其具有較高的鍵能能量，使得含氟材料具有比一般材料更耐化學(xué)侵蝕、耐光輻照破壞、耐氧老化的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用在光伏背板上，主要是含氟材料比一般材料更耐日光長(zhǎng)期暴曬。

根據(jù)愛(ài)因斯坦光子能量理論，可以計(jì)算出不同波段的紫外光所對(duì)應(yīng)的能量，波長(zhǎng)和所對(duì)應(yīng)的能量劃分如下：

由于C-F鍵鍵能為485kJ/mol，可由光子能量理論推算出，斷裂C-F所需的最大波長(zhǎng)約為247nm。即理論而言，只有波長(zhǎng)小于247nm波長(zhǎng)范圍的紫外光才有可能破壞C-F鍵。

而太陽(yáng)光中這部分的光子含量不到5%，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸和大氣層臭氧層的吸收作用，紫外光中幾乎已無(wú)247nm波長(zhǎng)的紫外光達(dá)到地球表面。因此C-F鍵的多少即氟含量的多少往往成為評(píng)判結(jié)構(gòu)材料戶外耐候性的主要技術(shù)指標(biāo)之一。

光伏背板用氟膜主要有PVDF膜(聚偏氟乙烯)、PVF膜(聚氟乙烯)、ETFE膜(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE膜(乙烯-偏氟乙烯共聚物)、THV膜(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物)等，ETFE、ECTFE、THV由于原料供應(yīng)能力和成本原因在光伏背板上未能規(guī)?；瘧?yīng)用，在光伏背板上廣泛應(yīng)用的主要是PVDF膜和PVF膜。

如下為PVDF膜、PVF膜、PET膜的性能描述：

由于PVDF具有優(yōu)異的加工性、耐候性、阻隔性，同時(shí)具有較低的商品化成本，非常適合成為光伏背板耐候材料。

與PVF相比，其具有含氟量更高(59% VS 41%)，耐候性更加優(yōu)異，耐粘污性更強(qiáng)，阻燃等級(jí)更高(V0 VS HB)、發(fā)煙少的優(yōu)點(diǎn)。

PVDF分子偶極矩較大，易于結(jié)晶，同樣厚度的PVDF薄膜透水率僅有PVF薄膜的約十分之一。

此外，PVDF薄膜加工性更好，其熔融溫度與熱分解溫度差值高達(dá)170℃，無(wú)需添加潛溶劑或共聚改性即可良好成膜，是含氟塑料中最易加工的品種。

PVF膜(聚氟乙烯膜)，純的PVF粒料呈半透明狀，基本沒(méi)有阻隔紫外線的能力，必須要加入無(wú)機(jī)填料來(lái)阻隔紫外線。

由于PVF分子的熔點(diǎn)與分解溫度只相差20℃，無(wú)法采用熱熔加工，只能采用一種稱為“糊式加工法”的加工方式，即加入潛溶劑來(lái)降低熔點(diǎn)進(jìn)行加工，在PVF成膜后需要將潛溶劑揮發(fā)掉，所以PVF膜表面有大量空隙，而且由于膜里潛溶劑的殘留使商品化的PVF膜呈灰色。

所以PVF膜商品化的含氟量只有29%左右，某些新聞中宣稱PVF膜的含氟量為41%純屬無(wú)稽之談。PVF的對(duì)油脂、有機(jī)溶劑、堿類物質(zhì)的耐受性良好，但不耐濃鹽酸、硫酸、硝酸和氨水。

由圖1可以看出，PVDF膜(30μm)、PVF膜(38μm)經(jīng)過(guò)UVB 150KWH老化后，PVDF膜表面無(wú)粉化、PVF膜表面已粉化。

PMMA是一種剛性硬質(zhì)的無(wú)色透明材料，密度1.18g/cm3，具有良好的綜合力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度50MPa)、介電性、電絕緣性、抗電弧性，是一種用途廣泛的通用型塑料，可用于人造大理石、導(dǎo)光板、鏡頭、機(jī)械零件、汽車(chē)燈外殼、日化塑料用品、油墨、涂料、添加劑等。

PMMA產(chǎn)品消按費(fèi)種類分為通用級(jí)、耐熱級(jí)、高沖擊型、光學(xué)級(jí)、特殊級(jí)等。特殊級(jí)的PMMA具有7倍于普通亞克力樹(shù)脂的抗沖擊性能，同時(shí)具有優(yōu)異的僅此于含氟材料的抗紫外性能。

PMMA也常作為PVDF膜的加工助劑，賦予PVDF膜易加工性、粘結(jié)性，并且PVDF膜在添加了高遮蔽性的鈦白粉后可以有效避免PMMA直接暴露在陽(yáng)光下。PVDF膜配方中對(duì)于PMMA品類的選擇和配方體系的相容性、協(xié)同性很重要。

市場(chǎng)上主流的PVDF膜厚度有20、22.5、25、30μm等幾種厚度，PVF膜主流厚度是38μm、25μm兩種，這兩種氟膜的厚度差異主要源于在制造能力上。

PVDF膜主要是吹塑、流延兩種熱熔加工，可以調(diào)整設(shè)備的口模的間隙來(lái)調(diào)整厚度；但PVF的糊式加工法由于設(shè)備限制只能生產(chǎn)38μm、25μm兩種厚度，不具備生產(chǎn)其他厚度的能力，所以PVF膜的厚度和成本幾乎無(wú)下降的空間。

相反PVDF膜可以根據(jù)背板的具體結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整、定制相應(yīng)的厚度和相關(guān)的性能來(lái)滿足背板的性能、價(jià)格要求，例如PVDF膜減薄后可以通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整來(lái)增強(qiáng)阻水、耐磨能力。

所以PVF膜的市場(chǎng)份額逐年縮小，主流背板廠、組件廠除了央企指定訂單外，無(wú)一例外選擇性價(jià)比高的PVDF膜。

根據(jù)國(guó)際能源署光伏系統(tǒng)項(xiàng)目的報(bào)告，到2050年廢棄的光伏組件會(huì)達(dá)到0.8億噸，各國(guó)政府都開(kāi)始著手考慮光伏組件的回收問(wèn)題。

含氟材料由于其C-F鍵的存在，難以被分解、回收處理，但國(guó)內(nèi)一家PVDF膜制造商杭州福膜創(chuàng)新性地發(fā)明了含PVDF膜背板的回收技術(shù)，可100%的對(duì)含PVDF膜的背板進(jìn)行回收再利用，奠定了含PVDF膜背板的綠色屬性。

而PVF由于熔點(diǎn)、分解溫度只差20℃，以現(xiàn)有的技術(shù)手段無(wú)法對(duì)其回收再利用，后續(xù)含PVF的背板回收將是組件回收的一大難題。

PVDF膜無(wú)論是單層結(jié)構(gòu)還是三層結(jié)構(gòu)，所有的耐候性能、阻燃性能都是C-F鍵賦予的，所以在選擇時(shí)要首先關(guān)注氟含量，其次是選擇有品牌、出貨的穩(wěn)定性和有一定市場(chǎng)份額的公司。

PVDF膜經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展有市場(chǎng)知名度的國(guó)內(nèi)外有ARKEMA、SKC、杭州福膜等。

綜上，PVDF膜是比PVF膜在耐紫外、阻燃、水汽透過(guò)率等方面更優(yōu)異的耐候性材料。

現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)一些PVDF膜廠家配方、工藝穩(wěn)定性差、含氟量低在一定程度上增加了光伏組件的使用風(fēng)險(xiǎn)，所以選擇有一定市場(chǎng)份額和品牌的PVDF膜制造商是必要的

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