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、計算機、航空航天、信息處理、音響器材、醫(yī)療器械、機器人、物理測試、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行粘合，通過復(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。以下重點聊聊氟塑料類薄膜在太陽能光伏背板/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(外保護層)、膠黏劑、PET膜、膠黏劑、氟膜(內(nèi)保護層)。氟膜的作用主要是保護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。光伏電站長期暴露在風(fēng)沙、紫外線、高溫、水汽中，保護材料易老化開裂，開裂后則會失去保護能力，導(dǎo)致光伏壽命縮短。

　　PVDF的玻璃化溫度-39℃，脆化溫度-62℃，熔點165~170℃，熱分解溫度316℃以上，長期使用溫度-40~150℃可用一般熱塑性塑料加工方法成型。其突出特點是機械強度高，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、強氧化劑和鹵素所腐蝕，發(fā)煙硫酸、強堿、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極性有機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。其熔點和分解點相差大，可以使用熱塑性塑料加工方法進行加工。無論從世界范圍內(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，PVDF的致密性更好，帶來了更強的抗風(fēng)沙能力，更適合惡劣的戶外環(huán)境;PVDF的阻燃能力更強，可降低火災(zāi)發(fā)生的概率。光伏電站通常需要使用25年，保護膜長期使用后的性能尤為重要，PV-Tech通過實驗發(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、機械性能不分上下。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，PVDF是市場規(guī)模最大的光伏背膜材料，2019年其市占率達到54%。

　　據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，2020年，我國光伏新增裝機量48.2GW，同比大幅增長81.7%;截至2021年5月底，我國太陽能發(fā)電裝機容量263.58GW，同比增長24.7%。在碳中和背景下，國家能源局提出了到2030年實現(xiàn)風(fēng)電光伏裝12億千瓦以上的目標，據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測：2021-2025年我國光伏新增裝機量有望達355-440GW，至2025年，我國光伏的年新增裝機容量有望達到90-110GW。光伏裝機量增長有望大幅帶動PVDF需求增長。

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