高分子柔性背板特指一類以高分子材料為主體經(jīng)過多層復合、涂覆、共擠等工藝成卷制成的背板，第1代高分子柔性背板以 TPT、KPK、TPE（一面干式復合PVF材料，另一面復合 PE 等烯烴類或改性的熱塑性）、KPE（一面干式復合PVDF，另一面復合PE等烯烴類或改性的熱塑性材料）含氟復合型背板為代表；因PE 等烯烴類或改性的熱塑性材料僅是從粘結(jié)性、低成本考量的短期環(huán)境應用材料，故目前主流過渡到一面涂覆一面復合、雙面涂覆的雙面含氟背板，代表結(jié)構(gòu)類型有 XFB和 FFC，即往第2代背板方向發(fā)展，XFB 結(jié)構(gòu)背板所用氟膜主要為PVF和PVDF膜，PVDF 膜隨著國內(nèi)制膜技術的發(fā)展，未來2~3年有大規(guī)模取代的趨勢；PET 結(jié)構(gòu)背板因其經(jīng)濟性，逐步從一代技術的多層復合PET過渡為 AB（A和B 2種或以上改性PET類材料共擠、共混等工藝）結(jié)構(gòu)共擠PET技術，消除了復合PET的2個剛性界面粘結(jié)容易失效的短板，提升了 PET 結(jié)構(gòu)背板的耐濕熱 UV 循環(huán)的綜合性能，可以在溫和環(huán)境的分布式電站中應用，同時降低了成本。 當前高分子柔性背板的四大主流結(jié)構(gòu) XFB、FFC、XPE、PET 的技術路線如圖 4 所示。
圖4 當前高分子柔性背板技術發(fā)展路線
圖5 含氟聚合物分子結(jié)構(gòu)中氟原子排布示意圖
背板的內(nèi)層材料及工藝方式都有向氟碳涂料涂層膜方向發(fā)展的趨勢。CPC 結(jié)構(gòu)的 FFC（雙面四氟型涂層材料）氟碳涂層背板近8年持續(xù)穩(wěn)定供電約15GW，大量戶外實際電站運行驗證，電站運行正常，背板材料與初始比較幾乎沒有變化，克服了傳統(tǒng)復合型背板易產(chǎn)生層間粘結(jié)失效、黃變失效和粉化的問題，積累了大量的應用數(shù)據(jù)。 XFB 結(jié)構(gòu)背板的 X（代表氟膜），當前主要以為主，對比產(chǎn)品與國產(chǎn)氟膜產(chǎn)品，主要的區(qū)別在于兩方面：一是氟膜生產(chǎn)商的生產(chǎn)設備先進、工藝配方成熟、原料控制手段完善；二是氟膜均有較長的生產(chǎn)歷史，戶外應用經(jīng)歷和案例多。國產(chǎn)氟膜生產(chǎn)商如何克服當前的技術和裝備問題并且穩(wěn)定持續(xù)是氟膜國產(chǎn)化進程中較大的難題。長期的戶外實踐經(jīng)驗證明：若背板內(nèi)、外層均為含氟型材料，則該類型背板具有更好的耐候性。背板材料耐候性優(yōu)劣的主要區(qū)別還在于材料自身分子結(jié)構(gòu)中是否含有C—F鍵（如圖 5 所示），氟原子的電負性是所有元素中較強的，C—F鍵的鍵長短，鍵能大（485.6kJ/mol），能抵抗太陽光中波長為 220~380nm的紫外光光子能量對其分子鍵的破壞，而小于220nm波長的紫外線光子本身在太陽光中含量較少，這些短波紫外線在照向地球過程中已基本完全被地球外圍臭氧層所吸收，能達到地球表面的太陽光幾乎對含氟聚合物沒有分解影響 。同時從圖 5 可以進一步看出，含氟聚合物分子結(jié)構(gòu)中氟原子呈螺旋形緊密排列，氟原子很好地保護了內(nèi)層非氟分子及其間相互作用鍵，從而使含氟材料具有優(yōu)異的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學穩(wěn)定性等，這些是非氟材料不具有的優(yōu)勢，因而含氟型背板仍是現(xiàn)階段及今后很長一段時間應用的主流。涂層技術在太陽能背板材料中的應用發(fā)展，突破了傳統(tǒng)復合工藝的限制，讓背板差異化和功能化的設想得以輕松實現(xiàn)，打開了背板以涂覆技術和材料功能選型決定來區(qū)分其功能結(jié)構(gòu)的窗口，同時也打開了氟碳涂料在太陽能電站在其他材料防護領域應用（如支架、接線盒、控制設施）的窗口。
2.2 背板應用創(chuàng)新
一直以來，太陽能背板材料主流是以PET為基膜的多層高分子材料，PET 基膜作為應用較廣的絕緣材料，以其優(yōu)異的性價比在背板材料中作為骨架支撐，發(fā)揮了重要的絕緣和阻隔作用。 PET 材料作為背面骨架由來已久，經(jīng)歷大量的研究改進和戶外驗證后，已經(jīng)形成了太陽背板專用基膜 PET 材料。當然，研究者同時也提出了很多替代性材料，如業(yè)內(nèi) CSI、Trina 等接到反饋，某國外背板企業(yè)提出并實施用尼龍（PA）材料作為背板主體，但經(jīng)過戶外實踐發(fā)現(xiàn)其具有開裂、發(fā)霉、組件發(fā)電可靠性等一系列外觀和性能問題，這一過渡創(chuàng)新也讓行業(yè)企業(yè)付出了巨大的代價，同時該背板企業(yè)及采用類似技術的企業(yè)也隨之走入了窘境。 當然，創(chuàng)新和顛覆在太陽能光伏領域一直上演，很多創(chuàng)新都帶來積極的價值，特別是改良型創(chuàng)新。隨著電池效率的不斷提升和光伏應用領域的不斷拓展，光伏組件封裝方式需根據(jù)電池的設計和光伏應用領域的需求進行創(chuàng)新，隨之而來的各類功能型背板、IBC 背板、雙面發(fā)電背板等創(chuàng)新背板產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，如使用玻璃作為背板和高分子柔性涂氟透明背板的雙面透光組件在建筑幕墻、農(nóng)業(yè)大棚等領域得以應用。在以玻璃為背板的非透光雙玻組件中，創(chuàng)新地應用了白色 EVA 等封裝材料。以玻璃背板 白色EVA 組合替代高分子柔性白色背板，其白色 EVA 的耐候性和材料自身與組合的可靠性還需大量驗證，同時因其組合材料成本低，也給傳統(tǒng)封裝方式的材料帶來了巨大的挑戰(zhàn)。因而，氟碳涂料涂氟型背板在與傳統(tǒng)復合型背板競爭的同時，需不斷提高自身功能性，以應對創(chuàng)新型背板材料的競爭。
3 涂氟背板發(fā)展機遇及氟碳涂料的技術研究
3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術發(fā)展
近年來，組件企業(yè)將降本的壓力紛紛轉(zhuǎn)嫁給組件材料供應商，迫使材料企業(yè)特別是背板企業(yè)面臨材料技術更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術、成本和價格比傳統(tǒng) TPT 型背板更具優(yōu)勢，將在未來占據(jù)背板市場的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒有一種新材料具有這種優(yōu)勢并進行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候?qū)拥姆纪苛稀⒎紭渲茄芯康臒狳c。針對光伏應用領域（如圖 2、表 1、表 2）展開研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹脂的性能和功能性。現(xiàn)有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯(lián)固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進行加熱交聯(lián)成膜或微波、電子束固化成膜。相信經(jīng)過技術革新，以這些氟碳涂料改進的背板材料將具有更優(yōu)異的功能和更環(huán)保的應用。
3.2 創(chuàng)新背板、組件前板和電站應用中氟碳涂料的技術發(fā)展
氟碳涂料除應用在傳統(tǒng)高分子柔性背板上外，在創(chuàng)新背板、組件前板及電站逆變器、支架、接線盒等器件中也會更多的應用，傳統(tǒng)氟碳涂料可提高被涂覆材料的耐候性，延長材料的使用壽命。另外，一些新型氟碳涂料如超疏水納米氟碳涂料可使上述材料或器件保持極強的耐水性、耐沾污性及自清潔性，使創(chuàng)新背板、玻璃前板及電站有更好的自清潔能力。同時，氟碳涂料經(jīng)過納米防冰雪添加劑改性，可降低冰雪與基體的粘結(jié)性，使材料具有明顯的抗結(jié)冰性能，避免出現(xiàn)背板、前板或電站組件在冬天霜凍條件下不能正常工作的情況，甚至可避免溫度極低時冰雪負載壓力過大使組件損壞的情況。在氟碳涂料技術及施工應用技術的不斷進步下，氟碳涂料將在光伏組件材料各個領域顯示越來越重要的作用。雙玻組件也將是氟碳涂料應用的重要領域，如玻璃面板的鍍膜材料壽命短，長時間戶外應用后出現(xiàn)鍍膜層剝落、白化等。以氟碳涂料為基礎的玻璃鍍膜材料將對延長鍍膜壽命，提高鍍膜玻璃的功能性帶來巨大貢獻。同時氟碳涂料在傳統(tǒng)背板上的應用解決了高分子柔性板背面的保護問題。 在西北沙塵地區(qū)的應用中發(fā)現(xiàn) FFC 四氟型材料的表面長期應用不積灰塵，帶來了風自潔的效果。三氟型背板材料也可在功能助劑改性下獲得良好的自清潔效果，同樣的透明氟碳涂料技術可以滿足玻璃表面的自潔問題。因此，從氟碳材料本身的特點出發(fā)，結(jié)合涂氟工藝技術和裝備的進步，將助力光伏新能源打開材料功能化的創(chuàng)新之窗，拓展創(chuàng)新材料的應用領域。
4 結(jié) 語
通過對光伏背板發(fā)展的技術歷史可以推斷未來背板市場還將是高分子柔性背板、玻璃背板和其他材質(zhì)背板共存的時代；傳統(tǒng)的以氟碳材料為耐候?qū)拥谋嘲鍛萌允鞘袌鲋髁鳎灰苑纪苛贤扛驳谋嘲鍖⒃趥鹘y(tǒng)高分子柔性背板市場上占據(jù)重要位置。同時背板材料更加關注背板抗沙塵侵蝕能力與抗紫外能力的兼容性、背板的長期阻隔性、抗應力等力學性能、戶外應用與實驗測試緊密關聯(lián)性以及環(huán)境因素的影響；如何有效保護背板材料被影響、維護材料長時間性能穩(wěn)定及背板材料特定環(huán)境應用功能化是未來氟碳涂料的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)。隨著涂氟技術和工藝、裝置技術的不斷進步，氟碳涂料將在光伏電站等更多環(huán)節(jié)領域得以應用。同時，隨著國家對太陽能新能源政策扶持力度的不斷加大，我國氟碳涂料技術將迎來更快的發(fā)展。

檢驗項目標 準檢驗依據(jù)涂料及漆膜外觀滿足標準色卡的色差范圍 GB/T3181—2008漆膜顏色標準固體含量≥55% GB1725—1979涂料固化含量測定法可溶物含氟量≥24% HG/T3792—2005交聯(lián)型氟樹脂涂料附著力(拉開法)≥6MPa GB/T5210—2006色漆和清漆拉開法附著力試驗表干時間(25℃)≤4h GB1728—1979漆膜、膩子膜干燥時間測定法實干時間(25℃)≤24h細 度≤35μm GB1724—1979涂料細度測定法柔韌性1mm GB1750—1979涂料流平性測定法沖擊強度≥50cm GB/T1732—1993漆膜耐沖擊測定法耐酸性(10%H2SO4)240h無異常 GB/T9274—1988色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測定耐堿性(10%NaOH)240h無異常抗氯離子滲透性(活動涂層抗氯離子的滲透性試驗，30d)≤50×10-3mg/(cm2·d) JT/T695—2007混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐蝕技術條件耐磨性(1kg·500r)≤005g GB1768—1979漆膜耐磨性測定法抗拉強度≥10MPa GB/T528—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定斷裂伸長率≥100%耐紫外老化保光率(6000h)≥70% GB/T14522—2008機械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法熒光紫外燈

2.3 氟碳涂層體系配套方案

依據(jù)腐蝕環(huán)境作用等級，并經(jīng)現(xiàn)場測試與調(diào)整，確定了適用于高溫高濕強腐蝕海洋環(huán)境下的防腐蝕氟碳涂層體系配套方案，見表2。

表2 防腐蝕氟碳涂層體系配套方案


產(chǎn)品類別涂裝道數(shù)干膜厚度/μm參考用量/(kg/m2)滲透性環(huán)氧封閉底漆240～60012～020環(huán)氧云鐵中間漆1～2100～150030～045氟碳面漆270～100025～035

3 施工措施
3.1 基底要求



與塑鋼區(qū)別
它與塑鋼區(qū)別在于材料的構(gòu)成不同，吸鐵石可以吸動。
嚴格意義上講，塑鋼與彩鋼在金屬特性及表面處理上并不能很好的區(qū)分，因為大同小異；所以市場的區(qū)分主要在型材結(jié)構(gòu)方面。


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