表面處理網(wǎng)訊太陽能光伏組件主要由玻璃蓋板熱熔膠膠膜（EVA）電池片背板接線盒和邊框等組成由于背板對電池片起支撐和保護作用且背板作為直接與外界自然環(huán)境大面積接觸的封裝材料其性能的好壞直接決定了光伏組件的發(fā)電效率和使用壽命背板必須具備優(yōu)異的絕緣性水汽阻隔性和耐候性等因此背板生產(chǎn)及測試技術的發(fā)展進步對太陽能光伏組件的影響將十分重要

現(xiàn)有的背板主要是以PET為基板在其單面或雙面復合或涂覆具有功能性的氟材料從而使背板具有良好阻隔耐候及絕緣性能不同背板類型其功能性差異較大因此選擇價格合理質(zhì)量性能優(yōu)良的背板對組件廠商生產(chǎn)合格性能優(yōu)良的太陽能光伏組件就顯得尤為關鍵圖1給出不同類型背板市場應用變化趨勢

圖1 全球太陽電池背板份額占比變化趨勢圖（含氟PK非氟）

從圖1中可看出隨著太陽能電池背板技術的發(fā)展2013年全球含氟背板和非氟背板的比例達到8:22014年預計將達到9:1氟材料背板應用占比將越來越大氟材料中由于氟元素電負性大碳氟鍵之間的鍵能非常強加之氟材料結構中分子排列緊密剛硬平滑使氟材料表現(xiàn)優(yōu)異的耐候耐熱耐溫及耐化學品等性能可滿足組件在戶外長期使用的要求是目前市場上背板中重要的支撐材料之一

1 含氟復合型背板

含氟復合型背板現(xiàn)主要含TPTKPKTPE和KPE這四種類型含氟復合型背板是在背板的單面（TPE和KPE）或雙面（TPT和KPK）復合氟膜屬于第一代背板因成本壓力自2008年后TPTKPK內(nèi)層用PE\EVA等非氟材料替代制成單面含氟復膜背板稱之為TPE和KPE該類型背板受光面為不含氟膜用其他烯烴聚合物或PEEVA等材料替代由于光照面無含氟材料進行保護組件在使用過程中很容易在紫外等環(huán)境下使PEEVA分解組件背板進行加速UV老化測試并通過金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)KPE/TPE內(nèi)層E層有明顯的微裂紋（圖2）組件背板很快出現(xiàn)變黃脆化等老化現(xiàn)象嚴重影響組件的長期發(fā)電效率雖然單面含氟背板具有成本上的優(yōu)勢但由于其自身固有的缺陷其很難適合組件封裝長期需要

圖2 KPE/TPE內(nèi)層E層加速UV60Kwh老化后金相顯微鏡照片（×500）

另外該類型雙面復合型背板由于其氟膜制造成本較高且目前仍受少數(shù)國外企業(yè)市場壟斷加之單面和雙面含氟復膜都存在復膜與PET基板或EVA之間的粘結問題復膜層與PET之間是通過膠粘劑實現(xiàn)粘結由于膠粘劑與PET和PVF或PVDF間的浸潤性不同且當前膠黏劑固化均是通過整卷熟化方式存在較大不確定性因此長期使用出現(xiàn)分層現(xiàn)象的風險較大給下游廠家造成了巨大的成本壓力和技術瓶頸影響組件長期可靠性基于此復合型背板技術正在被其他新技術所取代｜

2 不含氟背板

2011-2013年的背板材料選擇迫于成本壓力出現(xiàn)以強化PET取代TPE\KPE外層耐候氟膜的背板強化PET采用在PET表面修飾添加助劑或者其他改性的方法來改善PET的耐UV性能但由于PET分子鏈中含有大量的酯基其與水直接接觸易產(chǎn)生水增塑導致PET分子鏈降解同時PET在直接應用中結晶度會增加使材料變脆抗沖擊強度降低另外在濕氣環(huán)境下溫度升高紫外輻射和熱循環(huán)作用下PET分解更加迅速PET物理機械性能急劇下降因此基于PET材料自身的缺陷不含氟背板并不能滿足復雜自然環(huán)境下組件應用要求試驗樣品PET在65℃*65%RH條件下用SUV氙燈輻照60Kwh后對其進行500倍金相顯微鏡拍攝照片結果見圖4從圖4中可見UV強化PET表面出現(xiàn)嚴重開裂現(xiàn)象其次該類型背板復合技術采用PET與PET復合和PET與PE\EVA復合是屬于剛-剛復合和剛-柔復合兩種類型在界面上形成缺陷要大于單一的剛-柔復合方式從圖3背板橫截面的掃面電鏡圖片中可以明顯看出PET與PET復合的剛-剛復合界面缺陷明顯大于PET與PE\EVA復合的剛-柔復合界面因此該類型背板長期使用可靠性還存在較大風險

圖3 復合型背板橫截面掃描電鏡圖

圖4 PET加速UV60Kwh老化后金相顯微鏡照片（×500）

3 含氟復涂型背板

為了解決雙面含氟背板的成本壓力同時又避免單面含氟背板存在的固有缺陷近年來很多背板廠家開始集中生產(chǎn)一面復合氟膜另一面涂覆含氟涂料的復涂型背板TFB或KFB這種類型背板迎合了客戶對于傳統(tǒng)雙面氟膜背板的習慣性且與傳統(tǒng)TPT背板相比具有明顯的價格優(yōu)勢屬于第1.5代背板

4 含氟涂覆型背板

雙面含氟涂覆型背板是未來主要應用的一種背板形式之一屬于第二代背板技術其主要是在PET雙面涂覆含氟涂料實現(xiàn)背板的功能化中來股份科研人員經(jīng)過長期的技術研發(fā)通過膜膠一體化技術實現(xiàn)了該類型背板（FFC）生產(chǎn)的突破經(jīng)過與傳統(tǒng)背板光濕熱性能的對比結果見表1從表1中可見FFC技術制成的雙面涂氟型背板在SUV1000MJ/m2抗UV濕熱環(huán)境下老化試驗中性能明顯優(yōu)于其他類型背板沒有出現(xiàn)黃變和微裂紋現(xiàn)象黃變指數(shù)小中金相顯微鏡圖片顯示FFC表面沒有微裂紋出現(xiàn)（見圖5）｜

表1 背板SUV光濕熱測試結果

圖5 FFC-JW30加速SUV1000MJ/m2老化后金相顯微鏡照片（×500）

更進一步對TPT與FFC的PCT老化試驗后水透測試結果見表2從表2中可以看出FFC經(jīng)過PCT老化試驗后其水蒸汽透過率較低與初始水蒸汽透過率相比從1.87g/m2.d增加到1.95g/m2.d增加幅度較小而TPT的水蒸汽透過率從初始的1.33g/m2.d增加到14.29g/m2.d增幅非常大衰減率達到974.4%TPT性能下降明顯主要原因是大多公司應用的PET基板材料耐水解性能差在PCT老化60小時以后PET基板發(fā)生水解背板脆裂因而導致水汽阻隔性能衰減非常嚴重而中來股份利用特殊的工藝技術采用強耐水解性能的PET基材阻隔性能優(yōu)異

表2 TPT與FFC水蒸汽透過率測試結果（MOCON紅外檢測器法）

中來股份FFC雙面涂覆技術是利用等離子體技術對PET進行活化處理雙面涂覆FFC涂料實現(xiàn)了FFC涂料與PET基材間的一體化通過化學方法解決了物理界面問題另外同時對含氟涂層進行等離子體化學接枝處理形成共價鍵解決了背板與EVA間的長期粘結性難題與傳統(tǒng)背板技術進行對比通過對FFC背板橫截面進行掃描電鏡分析結果見圖6從圖6中可見PET與涂層間沒有明顯的界限徹底解決了傳統(tǒng)背板三明治結構問題降低了成本提高了背板與EVA間的粘結強度具有明顯的技術優(yōu)勢同時為了進一步驗證FFC產(chǎn)品的技術優(yōu)勢研發(fā)人員將FFC技術涂氟背板產(chǎn)品與其他類型涂覆型背板分別進行了PCT48h沸水煮100h和雙85/2000h測試粘結力測試結果顯示FFC涂氟技術背板產(chǎn)品附著力均為0級與EVA硅膠粘結力保持率大于80%明顯優(yōu)于復合技術類型產(chǎn)品｜

因此雙面涂氟技術作為背板的第二代技術既滿足了環(huán)境對于背板雙面耐候性的要求又解決了傳統(tǒng)背板依賴膠黏劑性能短板的缺陷在長期使用可靠性上具有較大優(yōu)勢涂覆技術作為背板功能化的技術平臺更有利于新型功能化背板的加速研制

圖6 涂覆型背板（FFC）橫截面掃描電鏡圖

5 導電型背板

導電型背板是未來發(fā)展的一種新型背板其主要是為了滿足太陽能電池將正負極轉(zhuǎn)移到電池背面形成背接觸電池（MWTEWT和IBC）而開發(fā)的導電型背板提高組件的發(fā)電效率該類型背板由于含有導電金屬箔且需要對金屬箔進行激光刻蝕或化學腐蝕工藝過程復雜生產(chǎn)效率低且成本高現(xiàn)有的技術還不能根本解決這些問題該類型背板還處于研究開發(fā)試生產(chǎn)階段在市場上還不具有明顯的競爭優(yōu)勢需要技術的進一步突破