雙面氟材：高品質背膜不可或缺

太陽電池背膜主要分為含氟背膜與不含氟背膜兩大類。其中含氟背膜又分雙面含氟(如TPT)與單面含氟(如TPE)兩種;而不含氟的背膜則多通過膠粘劑將多層PET膠粘復合而成。目前，商用晶硅太陽電池組件的使用要求為25年，而背膜作為直接與外環境大面積接觸的光伏封裝材料，其應具備卓越的耐長期老化(濕熱、干熱、紫外)、耐電氣絕緣、水蒸氣阻隔等性能。因此，背膜要在耐老化、耐絕緣、耐水氣等方面滿足太陽電池組件25年的環境考驗。

研究表明，PET分子主鏈中含有大量的酯基，與水具有很好的親和性，容易產生水增塑，同時即使微量的水分也會導致分子主鏈的降解。PET在濕熱老化過程中老化性能的變化受三個因素影響：結晶度、水增塑、水解,各因素自始至終都在起作用,不同的環境和不同的階段內各種不同因素起主導作用。老化初期，結晶為主導因素,它增加楊氏模量、最大拉伸應力,但使材料變脆,降低沖擊強度，然后水增塑成為主要因素,它使材料韌性增加,但是很快水解反應上升為主要因素,它引起PET大分子鏈斷裂,分子量下降,從而引起機械性能的破壞。而溫度的升高則會使上述過程明顯加快，因此水和熱是導致PET物理機械性能急劇下降的主要原因。此外，紫外輻射也會使PET的分子量、強伸度大幅度下降,結晶度有所提高,從而使材料脆化。因此，通過膠粘劑將多層PET膠粘復合而成的不含氟背膜從材料本身特性上就無法滿足商用晶硅太陽電池組件25年的濕熱、干熱、紫外等環境考驗與使用要求，也就很難適合用于晶硅太陽電池組件的封裝。

含氟背膜表面的氟材料由于氟元素電負性大，范德華半徑小，碳氟鍵鍵能極強(高達485KJ/mol)，且其獨特的氟化鏈整體結構中的螺旋形棒狀分子緊密、剛硬、表面平滑，使得氟樹脂的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學藥品性等各項性能均十分優越。氟樹脂的優異特性使得含氟材料(氟膜或氟碳涂料)具有優異的耐侯性能，可保障長期戶外使用的可靠性。作為對外部環境與太陽電池內部起阻隔作用的背膜，其與外部接觸的空氣面以及與EVA結合的粘結面(光照面)遭受著主要的老化作用。然而，由于目前背膜開發生產企業考慮到雙面含氟材料給整個背膜生產造成的成本壓力，廠商采用了EVA材料(或其他烯烴聚合物)替代雙面含氟的TPT結構背膜中EVA粘結面(光照面)的氟材料，從而出現了單面含氟的TPE結構的背膜。此類TPE結構的背膜在與組件封裝用EVA膠膜粘結后，由于其光照面無含氟材料，對背膜的PET主體基材進行有效保護，組件安裝后背膜無法經受長期的紫外老化考驗，在幾年之內組件就會出現背膜黃變、脆化老化等不良現象，嚴重影響組件的長期發電效能，因此單面含氟的TPE結構的背膜是不適用于晶硅太陽電池組件的封裝使用的。

涂覆型背膜：背膜材料發展趨勢

目前，主流的太陽電池背膜多為雙面含氟的復膠型背膜和涂覆型背膜。復膠型太陽電池背膜(TPT、KPK等)多是以歐美一些氟化工企業開發的PVF或PVDF等氟膜通過膠粘劑與PET基材粘結復合而成。復膠型背膜由于其內部PET基材兩面存在膠粘劑，而膠粘劑的質量水準不一，加之復合工藝良莠不齊，在電池組件戶外長期使用過程中復合型背膜受濕度與溫度雙重因素的綜合影響，易發生粘結膠層水解等損害，最終導致氟膜(PVF或PVDF等)與PET基材的層間剝離，難以滿足電池組件長期的可靠性要求。

同時，由于制造專利技術制約和氟膜表面的親水性改性處理技術等原因，目前PVF和PVDF等氟膜產品還沒有在中國實現國產化。因此，采用PVF或PVDF等氟膜開發生產雙面含氟太陽電池背膜的中國企業長期受制于外國氟膜制造商，其背膜制造成本居高不下，且適用于氟膜與PET粘結的高品質膠粘劑多為國外極少數廠商技術壟斷，很難進口。而國內一些背膜生產企業只能采用一些普通的聚氨酯、環氧或丙烯酸類膠粘劑，這些膠粘劑容易老化，在性能上無法滿足25年的耐久性要求。

鑒于復膠型太陽電池背膜用氟膜未實現國產化的現實情況和背膜內部復合用膠粘劑難以經受組件戶外長期使用過程中濕熱老化的考驗，開發一類不使用膠粘劑的、具有較高一體化程度和具有優異長期耐候性能的低成本的高品質背膜產品，是目前背膜開發與技術發展的方向和趨勢。

氟碳涂料經過幾十年的快速發展，在建筑、化學工業、電器電子工業等各個領域得到廣泛應用，成為繼丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有機硅涂料等高性能涂料之后，綜合性能最高的涂料品種。目前，應用比較廣泛的氟樹脂涂料主要有PVDF、CTFE、PTFE三大類型，我國也是繼美國、日本之后第三個擁有氟碳涂料合成技術并實現產業化的國家。

以氟樹脂跨國企業(如日本旭硝子、大金和法國阿科瑪等)開發生產的PVDF、CTFE、PTFE樹脂為主體樹脂制備的氟碳涂料，廣泛應用于橋梁、大廈、鐵路、通信設施的表面防護上，并經受了40年以上的戶外嚴酷考驗，表現出極佳的耐候性能。同時，目前包括低溫等離子體改性技術、輻照改性技術、真空等離子體化學接枝技術在內的材料表面改性技術已較為成熟。因此，將氟碳涂料、PET表面改性技術、氟涂層表面改性技術等應用于太陽電池背膜的開發，從而實現不使用膠粘劑并具有優異長期耐候性能的低成本高品質涂覆型背膜產品是完全可行的，也是今后背膜材料發展和國產化的必由之路。