PVDF为什么是最合适的光伏背板耐候材料？

　　PTFE的兄弟—PVDF

　　PVDF，是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他含氟乙烯基单体的共聚物。它是世界上仅次于聚四氟乙烯(PTFE)的含氟高分子新材料。广泛应用于光伏背膜、计算机、航空航天、信息处理、音响器材、医疗器械、机器人、物理测试、光学仪器、兵器工业等。

　　PVDF除具有PTFE的优良性能外，其刚性、硬度、抗蠕变性能尤其突出。它的加工和成型等特性大大优于PTFE，是最强韧的氟塑料。

　　按照光伏电池背板整体结构划分，可将光伏电池背板划分为FPF，FPE，全PET与PET/聚烯烃结构。其中F为含氟薄膜;P为双向拉伸工艺制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即PET薄膜);E为乙烯-醋酸乙烯(即EVA);聚烯烃指各种以碳碳结构为主链的塑料。这些结构层之间使用胶粘剂进行粘合，通过复合工艺制备成型。最早的光伏电池背板采用TPT结构，即Tedlar/PET/Tedlar结构，其中Tedlar为杜邦公司所生产的PVF(聚氟乙烯)薄膜。以下重点聊聊氟塑料类薄膜在太阳能光伏背板/背膜的使用。

　　光伏背板处于光伏组件最外层，用于保护晶硅片不受水汽和氧气侵蚀。光伏背板由外至内分别为：氟膜(外保护层)、胶黏剂、PET膜、胶黏剂、氟膜(内保护层)。氟膜的作用主要是保护PET膜不受紫外线、风沙侵蚀，降低PET降解速度，决定了背板的使用寿命。光伏电站长期暴露在风沙、紫外线、高温、水汽中，保护材料易老化开裂，开裂后则会失去保护能力，导致光伏寿命缩短。

　　PVDF的玻璃化温度-39℃，脆化温度-62℃，熔点165~170℃，热分解温度316℃以上，长期使用温度-40~150℃可用一般热塑性塑料加工方法成型。其突出特点是机械强度高，耐辐照性好。具有良好的化学稳定性，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，发烟硫酸、强碱、酮、醚绵少数化学药品能使其溶胀或部分溶解，二甲基乙酰胺和二甲基亚砜等强极性有机溶剂能使其溶解成胶体状溶液。

　　PVDF是使用量第二大的氟塑料，品种完善，供应商众多。其熔点和分解点相差大，可以使用热塑性塑料加工方法进行加工。无论从世界范围内的供应量、加工适 应性还是耐候性、阻隔性而言，其都是最合适的太阳能电池背板耐候材料。同样厚度的PVDF薄膜的透湿性大约只有PVF薄膜的十分之一。由于其含氟量高，耐 候非常优异。

　　目前主流氟膜材料为PVDF和PVF。PVDF含氟量高于PVF，因此PVDF的抗紫外线能力和耐化学性更强，PVDF的致密性更好，带来了更强的抗风沙能力，更适合恶劣的户外环境;PVDF的阻燃能力更强，可降低火灾发生的概率。光伏电站通常需要使用25年，保护膜长期使用后的性能尤为重要，PV-Tech通过实验发现，老化条件下PVDF膜的击穿电压高于PVF膜，耐磨性优于PVF膜，两类膜的黄变情况、机械性能不分上下。据有关统计，PVDF是市场规模最大的光伏背膜材料，2019年其市占率达到54%。

　　据国家能源局数据，2020年，我国光伏新增装机量48.2GW，同比大幅增长81.7%;截至2021年5月底，我国太阳能发电装机容量263.58GW，同比增长24.7%。在碳中和背景下，国家能源局提出了到2030年实现风电光伏装12亿千瓦以上的目标，据中国光伏行业协会预测：2021-2025年我国光伏新增装机量有望达355-440GW，至2025年，我国光伏的年新增装机容量有望达到90-110GW。光伏装机量增长有望大幅带动PVDF需求增长。

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