聚偏氟乙烯
優(yōu)異的顏色保持性和抗紫外線性能、優(yōu)異的室外耐久性
和抗粉化性、優(yōu)良的抗溶劑性、良好的成型性、抗臟性、
顏色有限、成本高。

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(fù)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(fù)合PVF材料，另一面復(fù)合 PE 等烯烴類或改性的熱塑性）、KPE（一面干式復(fù)合PVDF，另一面復(fù)合PE等烯烴類或改性的熱塑性材料）含氟復(fù)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(yīng)用材料，故目前主流過渡到一面涂覆一面復(fù)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(shù)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(shù)的多層復(fù)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(shù)，消除了復(fù)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(yīng)用，同時降低了成本。 當(dāng)前高分子柔性背板的四大主流結(jié)構(gòu) XFB、FFC、XPE、PET 的技術(shù)路線如圖 4 所示。
圖4 當(dāng)前高分子柔性背板技術(shù)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(fù)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(yīng)用數(shù)據(jù)。 XFB 結(jié)構(gòu)背板的 X（代表氟膜），當(dāng)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(shè)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(yīng)用經(jīng)歷和案例多。國產(chǎn)氟膜生產(chǎn)商如何克服當(dāng)前的技術(shù)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(xué)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(yīng)用的主流。涂層技術(shù)在太陽能背板材料中的應(yīng)用發(fā)展，突破了傳統(tǒng)復(fù)合工藝的限制，讓背板差異化和功能化的設(shè)想得以輕松實現(xiàn)，打開了背板以涂覆技術(shù)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(lǐng)域應(yīng)用（如支架、接線盒、控制設(shè)施）的窗口。
2.2 背板應(yīng)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(yīng)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(dāng)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(shù)的企業(yè)也隨之走入了窘境。 當(dāng)然，創(chuàng)新和顛覆在太陽能光伏領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，光伏組件封裝方式需根據(jù)電池的設(shè)計和光伏應(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域得以應(yīng)用。在以玻璃為背板的非透光雙玻組件中，創(chuàng)新地應(yīng)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(fù)合型背板競爭的同時，需不斷提高自身功能性，以應(yīng)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(shù)研究
3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術(shù)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(yīng)商，迫使材料企業(yè)特別是背板企業(yè)面臨材料技術(shù)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(shù)、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(yīng)用領(lǐng)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(shù)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(yīng)用。
3.2 創(chuàng)新背板、組件前板和電站應(yīng)用中氟碳涂料的技術(shù)發(fā)展
氟碳涂料除應(yīng)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(yīng)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(shù)及施工應(yīng)用技術(shù)的不斷進步下，氟碳涂料將在光伏組件材料各個領(lǐng)域顯示越來越重要的作用。雙玻組件也將是氟碳涂料應(yīng)用的重要領(lǐng)域，如玻璃面板的鍍膜材料壽命短，長時間戶外應(yīng)用后出現(xiàn)鍍膜層剝落、白化等。以氟碳涂料為基礎(chǔ)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(yīng)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(yīng)用中發(fā)現(xiàn) FFC 四氟型材料的表面長期應(yīng)用不積灰塵，帶來了風(fēng)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(shù)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(shù)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(yīng)用領(lǐng)域。
4 結(jié) 語
通過對光伏背板發(fā)展的技術(shù)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?yīng)用仍是市場主流；以氟碳涂料涂覆的背板將在傳統(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(guān)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(yīng)力等力學(xué)性能、戶外應(yīng)用與實驗測試緊密關(guān)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(yīng)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(shù)和工藝、裝置技術(shù)的不斷進步，氟碳涂料將在光伏電站等更多環(huán)節(jié)領(lǐng)域得以應(yīng)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(shù)將迎來更快的發(fā)展。

摘要：常溫固化FEVE氟碳涂料以其優(yōu)異的耐候性能在防腐領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，為充分發(fā)揮氟碳涂料的耐候性，實現(xiàn)涂層體系的長效防腐，必需進行合理的涂層配套體系設(shè)計和嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制。本文綜述了氟碳防腐涂層體系設(shè)計的一般原則和施工質(zhì)量控制。介紹了ISO12944、JT/T695等標(biāo)準(zhǔn)在氟碳防腐涂層體系設(shè)計中的應(yīng)用，歸納了在不同腐蝕類型下長壽命防腐氟碳涂層體系實例及特點。介紹了施工工藝和質(zhì)量控制要點：表面處理是施工工藝過程控制的首要環(huán)節(jié)，噴砂除銹是較理想的除銹方式，關(guān)注磨料品質(zhì)、表面油污和可溶性鹽份的控制、以及噴砂后的表面灰塵清潔度的控制，噴砂前的結(jié)構(gòu)預(yù)處理也是不可疏忽的環(huán)節(jié)；涂裝工藝過程控制主要考慮適宜的涂裝環(huán)境條件，涂料的正確混合和使用，噴涂工藝參數(shù)控制，預(yù)涂裝等；涂層的質(zhì)量檢測主要包括漆膜表觀、涂層厚度及附著力，注意選擇合理的驗收批次。

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