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文檔簡介
1、太陽能電池組件原料市場調(diào)研報告資料來源:中國光伏網(wǎng)、全球光伏網(wǎng)、中塑在線、中國塑料加工工業(yè)協(xié)會、全球塑膠網(wǎng)、中新網(wǎng)、新華網(wǎng)、百度百科、百度文庫、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)以及光伏產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)網(wǎng)站第一章 太陽能發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析伴隨著中國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,環(huán)境保護的呼聲越來越高,低碳、環(huán)保、節(jié)能、減排成為與時俱進的詞匯,也是社會各界人士關(guān)注的焦點。另外,在經(jīng)濟發(fā)展迅速的背景下,煤炭和石油等能源資源日漸枯竭,人類的能源需求逐步轉(zhuǎn)移到可再生環(huán)保方面,太陽能作為其中的佼佼者,受到的關(guān)注度日益高漲。太陽能具有安全、干凈、不會枯竭等優(yōu)點,不會威脅人類身體健康和破壞環(huán)境這兩個特點使得太陽能成為最為理想的新能源,而且
2、因不受地理環(huán)境限制、技術(shù)發(fā)展相對成熟、可永續(xù)利用等特質(zhì),已經(jīng)成為全球優(yōu)先發(fā)展的綠色能源。1.太陽能概述 太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種。中國于2010年12月6日宣布,計劃對太陽能發(fā)電給予新的重要補貼,使該行業(yè)在2012年后可以每年1GW的速度增長。國家財政部表示,政府將創(chuàng)建13個可再生能源工業(yè)區(qū),并為中型太陽能項目所需的關(guān)鍵設(shè)備提供50%的補貼。預(yù)計在太陽能新政出臺后,中國太陽能發(fā)電能力將從2011年2,000MW提高到2020年20,000MW。中國工業(yè)硅產(chǎn)量全球第一,多晶硅產(chǎn)量突破萬噸,硅片加工規(guī)模達到世界級,電池/組件的
3、產(chǎn)能和產(chǎn)量都穩(wěn)居世界第一,隨著未來歐美國家FIT(太陽能發(fā)電上網(wǎng)電價補貼政策)的不斷下調(diào),中國在全球光伏產(chǎn)業(yè)中的地位將不斷得到提高和鞏固。目前,中國太陽能光伏產(chǎn)品約98%銷往國外市場。但2010年中國多晶硅原材料進口比例高達50%,預(yù)計今年會降至30%40%。目前多晶硅的生產(chǎn)成本是20美元/公斤50美元/公斤,還處于供應(yīng)緊張的情況。不過這種局面不會持續(xù)太久,2010年12月31日隨著工信部等部門聯(lián)合發(fā)布的多晶硅行業(yè)準入條件當日生效,必將帶來光伏行業(yè)重新洗牌。國家正在組織制定的“十二五規(guī)劃”也將會扶持優(yōu)秀的光伏企業(yè),比如英利、尚德、LDK,并促成企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、產(chǎn)權(quán)合作的局面。政策助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展
4、縱觀近幾年國家出臺的光伏政策,都是有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的,國家住建部、科技部、財政部、能源局等部委都聯(lián)合出臺過利好于光伏產(chǎn)業(yè)的政策。例如,2009年住建部聯(lián)合財政部頒發(fā)的關(guān)于加快推進太陽能光電建筑應(yīng)用的實施意見和太陽能光電建筑應(yīng)用財政補助資金管理暫行辦法;財政部與科技部、能源局聯(lián)合印發(fā)的關(guān)于實施金太陽示范工程的通知;2010年2月,財政部、科技部、住建部和能源局等四部門對金太陽示范工程和太陽能光電建筑應(yīng)用示范工程的組織和實施進行動員部署,并公布了首批13個光伏發(fā)電集中應(yīng)用示范區(qū)名單等等。這些政策都是在為光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展保駕護航。第二章 太陽能電池組件概況具有外部封裝及內(nèi)部連接,能單獨提供直流電輸出
5、的最小不可分割的太陽能電池組合裝置,就叫太陽能電池組件,即多個單體太陽能電池互聯(lián)封裝后成為組件。太陽能電池組件分為晶硅板和非晶硅板兩大類,其中:晶硅板又分為單晶硅板和多晶硅板。晶硅板由玻璃+EVA+硅太陽電池片+EVA+TPT/TPE五層組成;非晶硅板的組成分為兩種:1.玻璃+EVA+玻璃;2.玻璃+EVA+TPT(分兩次固化)。本研究報告主要涉及晶硅板組件(見圖1),按工藝順序其層壓結(jié)構(gòu)為:1.鋼化玻璃。其作用為保護發(fā)電主體(如電池片),其選用要求為:透光率必須高(一般91%以上)、超白鋼化處理。2.EVA膠膜。用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體,透明EVA膠膜的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命,暴露在
6、空氣中的EVA膠膜易老化發(fā)黃,從而影響組件的透光率及發(fā)電質(zhì)量。除EVA本身的質(zhì)量外,組件廠家的層壓工藝影響也非常大,如EVA交聯(lián)度不達標,EVA與鋼化玻璃、背板粘結(jié)強度不夠,都會一起EVA提早老化,影響組件使用壽命。3.發(fā)電主體。主要作用就是發(fā)電,市場上主流的發(fā)電主體有晶體硅太陽電池片和薄膜太陽能電池片兩種。兩者各有優(yōu)劣,晶體硅太陽能電池片:設(shè)備成本較低,但消耗的電池片成本很高,其光電轉(zhuǎn)換效率高;薄膜太陽能電池片:設(shè)備成本相對較高,消耗的電池片成本很低,光電轉(zhuǎn)換效率是晶體硅電池片的60%左右,但其弱光效應(yīng)非常好,在普通燈光下也能發(fā)電。由于單片電池片發(fā)電效率低,功率只有3W,因此發(fā)電主體通常由多
7、片電池片串聯(lián)而成。4.EVA膠膜。主要作用是粘結(jié)封裝發(fā)電主體和背板。5.背板。其作用是密封、絕緣、防水,材質(zhì)必須耐老化,廠家一般用TPT或TPE材質(zhì)。在太陽能電池封裝行業(yè),玻璃、鋁框、硅膠由于技術(shù)含量不高,都能國產(chǎn)化,質(zhì)保都可達到25年。但封裝用的EVA膠膜有50%需從海外進口;封裝背板的進口量占總量更是高達90%。本報告將分別著重分析EVA膠膜以及TPT背板。圖1 太陽能電池組件第三章EVA概況及市場調(diào)研 太陽能電池膠膜是用EVA為主要原料,添加各種改性助劑充分混合后,經(jīng)生產(chǎn)加工設(shè)備加熱流延擠出成型的薄膜狀產(chǎn)品,生產(chǎn)工藝見圖2。該產(chǎn)品在常溫下無粘性,便于裁切分割操作。由于EVA樹脂的特點是具
8、有良好的柔軟性,橡膠般的彈性,在-50下仍能夠具有良好的可繞性、透明性和表面光澤性,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,抗老化和耐臭氧強度好,無毒性,經(jīng)加熱加壓發(fā)生聯(lián)固化與粘接增加反應(yīng),因此它是太陽能電池組件理想的封裝材料。封裝時,先裁切所需尺寸的膠膜,按玻璃-EVA膠膜-硅太陽電池板-EVA膠膜-TPT/TPE疊合于鋁合金框內(nèi);然后,放在層壓機內(nèi)加熱、加壓、抽真空;最后,放入設(shè)定溫度的固化爐中恒溫所需時間即可。圖2 EVA膠膜生產(chǎn)工藝圖EVA膠膜用于太陽能電池組件的封裝,具有如下性能特點:(1) 高透光率,提高組件的光電轉(zhuǎn)化效率;(2) 合理的交聯(lián)度,保證組件良好的穩(wěn)定性和可使用壽命;(3) 卓越的耐紫外老化性能
9、和優(yōu)秀的耐濕熱老化性能,保證組件在戶外長達25年的使用壽命。(4) 極低的收縮生產(chǎn)率,保證電池組件尺寸穩(wěn)定性和一致性;(5) 對各種背板和玻璃有較強的粘接性能,保證組件安全高效運行。一、EVA概況及其應(yīng)用乙烯醋酸乙烯共聚物(簡稱EVA)是由乙烯(E)和醋酸乙烯(VA)共聚而成。該共聚反應(yīng),很早就有人加以研究,1956年,美國杜邦公司以Elvax的商品名稱推向市場,其柔軟性、強韌性、耐應(yīng)力開裂性和透明性都優(yōu)于聚乙烯,引起了市場人士的強烈關(guān)注。EVA是一類具有類似橡膠彈性體的熱塑性塑料,其性能與VA含量及熔融指數(shù)(MI)有很大關(guān)系:當MI一定,VA含量增高時,其彈性、柔軟性、粘合性、透明性、溶解性
10、提高, VA含量降低則接近聚乙烯的性能:剛性變大、耐磨及電絕緣性上升;若VA含量一定,MI增加,則軟化點下降而加工性及光澤性改善,但強度低;反之MI降低,則分子量增大,能提高它的耐沖擊性及應(yīng)力開裂性。EVA按VA含量可分為3類,詳見表1。通常所稱的EVA產(chǎn)品主要是指樹脂。表1 EVA基本分類分類VA含量用途EVA樹脂5%40%主要用來對聚乙烯改性、制造電線電纜料、薄膜以及其他成型制品或混合料等EVA彈性體40%70%主要用作橡膠彈性體、PVC改性劑及汽車工業(yè)部件等EVA乳液70%95%主要用作粘合劑及涂層、涂料與聚乙烯相比,EVA樹脂由于在分子鏈中引入了醋酸乙烯單體,從而降低了高結(jié)晶度,提高了
11、柔韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能,被廣泛應(yīng)用于發(fā)泡鞋料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠、電線電纜及玩具等領(lǐng)域。EVA性能優(yōu)良,可用于注塑、擠塑、吹塑、熱成型、發(fā)泡、涂覆、熱封、焊接等成型加工。目前,國外EVA樹脂大多數(shù)是在LDPE裝置上生產(chǎn)的,可同時切換生產(chǎn)LDPE;國內(nèi)外EVA產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝主要有4種:高壓法連續(xù)本體聚合、中壓懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合。EVA樹脂的幾種主要用途見表2及圖3。表2 不同VA含量的EVA樹脂的主要用途VA含量用途1%6%通用性薄膜(農(nóng)膜、冷凍食品袋、冰袋等)6%15%農(nóng)膜、吹塑、擠出層壓、發(fā)泡成型、注塑、拉伸包裝、電線電纜15%20%農(nóng)膜、黏合劑、涂層、擠
12、出、擠出層壓、發(fā)泡鞋材、熱熔膠20%35%擠出、注塑制品、制備熱熔黏合劑、蠟基涂料、地毯背襯、與其他聚合物共混/接枝35%45%聚合物摻混/接枝物、涂層、熱熔黏合劑EVA發(fā)泡熱熔膠膜料鞋材等玩具坐墊等印刷裝訂衛(wèi)生制品等服裝制鞋建筑等農(nóng)膜食品包裝膜醫(yī)用膜等涂覆護卡膜電纜太陽能電池封裝材料電線電纜特殊電纜護套等EVA膠膜圖3 EVA主要下游行業(yè)從國內(nèi)EVA下游應(yīng)用領(lǐng)域分布來看,發(fā)泡料占比63%(見圖4),而鞋材是其中最主要的應(yīng)用領(lǐng)域,廣東、福建是國內(nèi)運動鞋、拖鞋的最主要生產(chǎn)基地,尤其是廣東的東莞、中山,福建的泉州、晉江等地,大小鞋廠密集,消耗EVA數(shù)量巨大,兩地僅鞋材上的EVA消費量就占國內(nèi)EVA
13、總量的60%左右。近年來,隨著中國EVA下游工業(yè)蓬勃發(fā)展,EVA樹脂的需求量不斷增加。2008年,由于受全球性金融危機的影響,EVA樹脂的表觀消費量幾年來第一次下降。(見表3) 表3 20052008年中國EVA表觀消費量 單位:kt/a年份產(chǎn)量進口量出口量表觀消費量200548.2472.08.0512.22006112.0441.016.0537.02007186.0427.224.0589.22008180.4363.736.0528.1我國EVA于70年代進行了中壓法和高壓法的研究,北京有機化工廠于70年代末完成了中壓法20噸/年的中試鑒定。80年代大慶石化總廠和上海石化總廠引進的LD
14、PE裝置上可兼產(chǎn)EVA樹脂,但由于VA原料緊張以及LDPE市場的供不應(yīng)求,加上兼產(chǎn)EVA樹脂技術(shù)上的問題使生產(chǎn)不穩(wěn)定,所以這些裝置兼產(chǎn)EVA樹脂的數(shù)量很少。目前,我國EVA主要生產(chǎn)廠家有北京東方石油化工公司(原北京有機化工廠)、燕山石化、大慶石化、上海石化、北京化工廠、四川維尼綸廠等。其中北京有機化工廠4萬噸/年EVA生產(chǎn)裝置引進意大利埃尼公司技術(shù),1994年建成投產(chǎn),可生產(chǎn)14個品種,填補了我國無EVA樹脂工業(yè)化生產(chǎn)裝置的空白,經(jīng)過2005年的擴能和擴建,公司年生產(chǎn)能力達到6萬噸。揚子巴斯夫公司20萬噸/年的EVA生產(chǎn)裝置與2006年建成投產(chǎn),緩和了我國EVA供不應(yīng)求、嚴重依賴進口的局面。2
15、008年12月,由燕山石化所屬北京華美聚合物有限公司與杜邦中國有限公司合資建設(shè)的6萬噸/年EVA生產(chǎn)項目順利開工。2010年國內(nèi)EVA樹脂產(chǎn)能份額見圖5。2005年以前,國內(nèi)EVA樹脂生產(chǎn)能力有限,進口依存度較高,一般維持在90%以上的水平。伴隨著揚子巴斯夫EVA裝置2005年的投產(chǎn),EVA進口依存度有所下降。但近年來,中國仍需要進口大量EVA樹脂以滿足快速增長的需求,見圖6。圖6 2004-2009年中國EVA樹脂進出口對比 (單位:萬噸,%)二、EVA膠膜行業(yè)現(xiàn)狀隨著中國光伏市場的快速發(fā)展,太陽能電池組件EVA膠膜市場得到了空前的發(fā)展,許多企業(yè)紛紛投入和進入這一市場,但由于起步晚,技術(shù)能力
16、有限,更多的是依靠獨特的勞動力成本優(yōu)勢,生產(chǎn)低端、性能不穩(wěn)定的EVA膠膜,最終可能的結(jié)果是EVA膠膜產(chǎn)能過剩和短缺共存的狀況。市場數(shù)據(jù)顯示,目前國內(nèi)太陽能電池封裝EVA膠膜生產(chǎn)廠家,主要有杭州福斯特、溫州瑞陽、深圳斯威克、浙江德斯泰、寧波威克麗等企業(yè),EVA膠膜原材料生產(chǎn)廠商主要有北京有機化工、北京華美、南京揚巴石化、燕山石化、四川維尼綸廠等企業(yè)。(一) 國內(nèi)主要EVA膠膜生產(chǎn)商簡介 1.寧波威克麗特功能塑料有限公司。2010年12月,公司太陽能電池EVA膠膜項目順利投產(chǎn),將使威克麗特公司形成年產(chǎn)1萬噸EVA母粒、2千噸EVA膠膜的生產(chǎn)能力。2. 杭州鑫富節(jié)能材料有限公司:EVA產(chǎn)品于2010
17、年開始正式投產(chǎn)。目前已經(jīng)10條生產(chǎn)線正式投產(chǎn),計劃到2011年完成30條生產(chǎn)線的投資。目前公司產(chǎn)品已經(jīng)取得了UL、TUV認證,通過了大部分國內(nèi)知名組件企業(yè)的檢測。3.杭州新子光電材料有限公司:EVA太陽能電池膠膜年產(chǎn)量已達到3,000噸,1,000萬平方米,計劃三年內(nèi)EVA太陽能電池膠膜產(chǎn)能達到6,000噸,2,000萬平方米。4.杭州臨安尚美光伏材料有限公司:坐落于中國太陽能電池膠膜生產(chǎn)基地的杭州臨安市,公司創(chuàng)建于2006年,專業(yè)生產(chǎn)EVA太陽能膠膜,現(xiàn)有年生產(chǎn)能力1,000萬平方米,即3,000噸。近年來本公司與有關(guān)院校、科研單位通力合作,自主研發(fā),產(chǎn)品先后通過國家太陽能光伏產(chǎn)品檢測中心和
18、SGS的檢測、以及通過美國UL、德國TUV的認證。經(jīng)國內(nèi)外用戶的試用,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠,在抗老化性能方面尤其突出,各項指標均達到國內(nèi)領(lǐng)先水平和國際水平,能替代進口產(chǎn)品。5.浙江飛宇光電科技有限公司:專業(yè)生產(chǎn)EVA太陽電池膠膜的高新技術(shù)企業(yè),公司年產(chǎn)能在3,000萬平米以上,已通過UL、IEC、ISO、SGS等認證,產(chǎn)品得到國內(nèi)外200家以上客戶使用認可。公司最新推出的FY08型耐久型EVA膠膜,其耐候性能更好,可以滿足用戶使用三十年以上。6.諸暨市楓華塑膠科技有限公司:國內(nèi)首家生產(chǎn)EVA太陽能電池封裝膠膜的專業(yè)企業(yè),年產(chǎn)能達2,000萬平米以上,主要生產(chǎn)FH-B型EVA封裝膠膜,產(chǎn)品依據(jù)美國杜
19、邦太陽能電池封裝膠膜研制,產(chǎn)品綜合性能達到并超過TUV和IEC測試要求。 7. 杭州福斯特光伏材料股份有限公司:目前公司EVA膠膜產(chǎn)能為2,000萬平方米,并于2010年10月順利開工年產(chǎn)8,000萬平方米EVA電池膠膜項目。2010年11月,公司被評為中國英利2010年優(yōu)秀供應(yīng)商,2010年12月被評為國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè), 8. 東莞市永固絕緣材料有限公司:公司太陽能組件封裝EVA膠膜事業(yè)部成立于1998年,與德國STAR公司技術(shù)合作攻關(guān)開發(fā)了EVA膠膜,產(chǎn)品通過了美國UL、德國TUV的認證,性能達到世界先進水平,年產(chǎn)能達240噸。就全球市場來看,三井、臺塑、杜邦、韓華等企業(yè)占領(lǐng)了
20、EVA膠膜原材料的主要市場,在提供原材料的同時也延伸到了膠膜領(lǐng)域,讓EVA膠膜整體市場存在一些不確定性。中國太陽能電池EVA膠膜高端市場長期被國外化工巨頭杜邦、三井、普利司通壟斷,三家企業(yè)占了國內(nèi)EVA膠膜市場60%以上的份額,高端市場占有率達到100%。國內(nèi)產(chǎn)品性能和國外產(chǎn)品存在一定差距,較為突出的是膠膜的耐天候性差,容易變黃,影響本身的透光率,從而降低太陽能組件的光電轉(zhuǎn)換效率。成本方面,進口EVA膠膜的價格是國產(chǎn)膠膜的幾倍,但隨著國內(nèi)生產(chǎn)膠膜技術(shù)的成熟,國產(chǎn)化已成為必然的趨勢。例如2009年,經(jīng)中國可再生能源學(xué)會光電專業(yè)委員會討論認定,由溫州瑞陽光伏材料有限公司和杜邦公司合作研制的“瑞福R
21、EVAX”EVA膠膜性能達到國際先進水平,特別是在耐老化性能方面取得了重大突破。該產(chǎn)品能夠滿足光伏組件使用壽命的需求,經(jīng)1,000小時紫外老化試驗后,透光率的保持率超過99%,黃變指數(shù)小于2,打破了國內(nèi)高性能EVA封裝膠膜常年以來依靠進口的局面,完全可替代進口EVA膠膜,實現(xiàn)了高性能EVA膠膜的國產(chǎn)化。近年來太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅猛,2002年2007年,全球光伏組件產(chǎn)量年增長率為49.7%,預(yù)計今后仍將保持高速增長。Solarbuzz最新數(shù)據(jù)顯示,2007年全球光伏系統(tǒng)裝置容量達2,826MW,較2006年大增62,太陽電池產(chǎn)量為3,436MW,較2006年增長了56,中國太陽能電池產(chǎn)量全
22、球市場占有率提升至35,首次超過了日本(占有率為26),為全球第一。2009年國內(nèi)需求太陽能電池EVA膠膜達1.2億平方米,即3.6萬噸,而目前國內(nèi)EVA膠膜現(xiàn)有的生產(chǎn)能力只有5,000萬平方米,還遠遠無法滿足國內(nèi)電池廠家需求,雖然現(xiàn)有大部分廠商在產(chǎn)品質(zhì)量上與國外產(chǎn)品比還有一定差距,但僅供應(yīng)性能需求一般的中小企業(yè)而言,也是供不應(yīng)求。目前,中國知名太陽能電池廠家所需膠膜還是以進口為主,如無錫尚德、浙江昱輝、江蘇CSL、天合光能、江蘇大洋、河北晶澳、中電光伏、江西塞維等在海外上市企業(yè),還有如浙江正泰等剛進入該行業(yè)的很多知名企業(yè)所需膠膜也依靠進口。受太陽能電池板應(yīng)用領(lǐng)域需求增加的刺激,全球輪胎橡膠生
23、產(chǎn)巨頭日本普利斯通公司計劃新建和擴大現(xiàn)有產(chǎn)能,預(yù)計2011年底EVA膠膜產(chǎn)能為50,400噸/年。三、發(fā)展趨勢太陽能電池板的需求上升推動EVA需求增長,業(yè)內(nèi)專家預(yù)測該行業(yè)全球需求量將以30%40%速度增長。亞洲生產(chǎn)商近期目標是擴大30%33%VA含量的EVA產(chǎn)量,以滿足太陽能面板市場的需要,例如中國臺灣和韓國的幾家生產(chǎn)商正在著手建設(shè)該項目。該類產(chǎn)品主要用作太陽能電池板原料,進而應(yīng)用于住宅、商業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及交通運輸部門。據(jù)稱,30%33%VA含量的EVA相對于28%VA含量的EVA有大約50美元/噸的價差,而28%VA含量的EVA主要用于電纜涂料和熱溶膠黏劑。按當前發(fā)展速度,到2020年,光
24、伏組件年產(chǎn)量將達到42GW。需要高性能EVA封裝膠膜60,000萬平方米,即18萬噸。第四章TPT概況及市場調(diào)研一、太陽能背板產(chǎn)業(yè)鏈概述1.太陽能背板定義。太陽能背板,是由氟材料和PET組成,用于保護和支撐電池片,具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性等性能,位于太陽能電池板背面的材料,其中PET提供力學(xué)性能和絕緣性能,氟材料提供阻隔性和耐候性。目前背板加工方式有2種:涂布和復(fù)合。這兩種各有優(yōu)缺點,涂布相對復(fù)合來說成本和工藝都比較簡單,兩者都是成熟工藝。背板產(chǎn)品質(zhì)量主要取決于是表面的氟材料,一般來說只要加工得當,氟元素含量足夠,背板的耐侯性和阻隔性都不是問題。只是組件廠家起先使用PVF復(fù)合膜,并且
25、通過20多年的使用驗證,所以目前使用PVF復(fù)合膜類的背板接受程度還是比使用氟涂料涂布形成的背板高。另一方面,衡量太陽能電池背板性能好壞的重要指標還有水蒸汽滲透率。若太陽能背板阻隔水蒸汽滲透的性能不良,則空氣中的濕氣(尤其是陰雨天濕氣更大)會透過太陽能背板進入到內(nèi)側(cè),水蒸汽的滲透會影響到EVA的粘結(jié)性能,導(dǎo)致背板與EVA脫離,進而使更多濕氣直接接觸電池片而使電池片被氧化,導(dǎo)致組件使用壽命急劇下降。2.太陽能背板材料。太陽能背板材料主要有TPT、TPE、BBF和EVA。 TPT是聚氟乙烯復(fù)合膜,嚴格意義上的TPT太陽能背板是指使用杜邦Tedlar制成的Tedlar+PET+Tedlar的三層復(fù)合膜
26、。杜邦公司對氟化物的研究居于世界超一流位置,基本沒有對手,Tedlar目前僅杜邦生產(chǎn)。 TPE是熱塑性彈性體,通常包括嵌段共聚物(苯乙烯類樹脂、共聚多酯、聚氨酯和聚酰胺),以及熱塑性彈性體摻混物及合金(熱塑性聚烯烴和熱塑性硫化橡膠)。其中,嵌段共聚物使用相對廣泛。包含苯乙烯類樹脂和氫化樹脂。 BBF太陽能背板是EVA+PET+THV制成的復(fù)合物。一般采用三層共擠。THV樹脂是四氟乙烯、六氟丙烯和氟化亞乙烯的三元共聚物,是目前韌性最佳的氟聚合物,并具有最高等級的光學(xué)透明度。 EVA太陽能背板由乙烯醋酸乙烯脂樹脂組成,其柔韌度和粘接力都不是很好,但是具有價格優(yōu)勢。3.太陽能背板作用。耐高壓以及具有
27、高絕緣性能;耐候性佳,抗UV紫外線老化至少大于25年;防震并可以有效保戶電池片斷裂。4.背板產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2001年全球太陽能背板安裝量為210.8MWp,到2009年已上升至5,701.8MWp,年復(fù)合成長率達51%,目前歐洲仍是主要市場,市場比例為79.1%。2009年德國太陽能總安裝量達3.87GWp,年成長率達109%,其中最大安裝區(qū)塊為投資目的,占42%。其它安裝區(qū)塊則包括農(nóng)業(yè)用途,占18%、商業(yè)用途,占14%、居民自裝,占13%,政府部門安裝比例為最少。然而研究機構(gòu)Solarbuzz最新報告指出,歐洲未來5年太陽能產(chǎn)業(yè)恐怕不穩(wěn)定。Solarbuzz歐洲市場研究副總裁Alan T
28、urner表示,雖然終端市場需求旺盛,2010年上半年德國市場較2009年下半年增長33%,但是太陽能背板僅在6月份出現(xiàn)價格上揚。 亞洲的太陽能背板仍以日本為最大安裝地區(qū),且在韓國及中國大陸積極投入下,安裝量從2001年的108.5MWp快速增長至2009年的749.93MWp,年復(fù)合成長率為27.33%。Global Data預(yù)測亞太地區(qū)的太陽能背板將在政府政策支持下繼續(xù)成長,20092015年復(fù)合成長率可達30.86%,2015年安裝量預(yù)計可達到3,766.21MWp。研究機構(gòu)Global Data最新報告預(yù)測,太陽能背板未來5年復(fù)合成長率(CAGR)可達16.6%,安裝量將從2009年的
29、5,701.8MWp增長至2015年的14,299.9MWp。其中亞洲地區(qū)成長速度最快,歐洲則受到太陽能發(fā)電上網(wǎng)電價補貼政策變動影響,市場恐出現(xiàn)不穩(wěn)定跡象。二、主流背板材料TPT介紹聚氟乙烯復(fù)合膜(TPT),是用于太陽能背板的復(fù)合膜材料,至少有三層結(jié)構(gòu)(如下圖):外層保護層PVF(或PVDF),具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力;中間層為聚酯薄膜PET,具有良好的絕緣性能和強度;內(nèi)層PVF(或PVDF)需經(jīng)表面處理,具有與EVA良好的粘接性能。封裝用TPT必須保持清潔,不得沾污或受潮,特別是內(nèi)層不得用手指直接接觸,以免影響EVA的粘接強度。一方面,太陽能電池的背面覆蓋物氟塑料膜為白色,對陽光起發(fā)射作用,
30、因此對組件的光電轉(zhuǎn)換效率略有提高;另一方面,由于氟塑料膜具有較高的紅外發(fā)射率,還可降低組件的工作溫度,進而也可以提高組件的效率。當然,此氟塑料膜首先必須具有太陽能電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本性能。圖7 太陽能電池組件TPT背板結(jié)構(gòu)圖(一)PVF和PVDF比較 由于二者共同的化學(xué)本性和各自不同的形成機理,造成 PVF和 PVDF的共性和差異,共同特性為: 1. 二者均為含氟或氟碳的共聚物,比其它任何聚合物具有更大的化學(xué)結(jié)合力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性; 2.不會與大氣中的污染因素起反應(yīng),即使腐蝕能力很強的溶劑對它也不會成損害,因而被保護金屬板表面不易銹蝕、裝飾表面不易褪色或脆化; 3.不會
31、受紫外線的激化而產(chǎn)生組織結(jié)構(gòu)的變化,日曬不會加速它老化; 4.不會因工作環(huán)境溫度的反復(fù)循環(huán)變化而形成組織結(jié)構(gòu)的變化,工作環(huán)境容許的溫度變化值PVDF在-40-70,PVF在-70-110,幾乎能適應(yīng)地球上所有地區(qū)的室外環(huán)境: 盡管二者化學(xué)組成基本相同,但因形成過程和涂布方式的差別造成二者使用性能上的差別: a.裝飾保護層的致密性PVF膜由PVF共聚體擠壓而成,這一形成過程保證了PVF裝飾層致密無暇,決無PVDF涂料噴涂或滾涂過程中經(jīng)常發(fā)生的針孔,發(fā)裂等缺陷。所以PVF膜的飾層隔絕性優(yōu)于PVDF,PVF 背板可以用在腐蝕環(huán)境更為惡劣的地方。 b. PVF膜制造過程中分子晶體沿縱、橫方向的擠壓排列
32、大大強化了它的物理強度,所以PVF膜具有更大的韌性,180折彎試驗后用放大43倍的放大鏡觀察PVF膜沒有裂紋,而PVDF涂層可見明顯裂紋,其原因是:PVF膜的延伸率可達100% ,而PVDF涂層沒有。這一微小的差別非同小可,因為日后的腐蝕就會很快從裂紋這里開始。 c. PVF膜具更強的耐磨能力,按ASTM D968要求進行的落沙耐磨試驗表明37.5的PVF膜相當于100PVDF涂層的耐磨能力,因此在大氣、風(fēng)沙的沖刷面前,PVF背板的壽命將更長。 d.擠壓成型的PVF膜表面光滑細膩,全無滾涂或噴涂時表面產(chǎn)生的條紋、橘皮、微皺之類缺陷。所以較之PVDF膜材,PVF膜貼覆的膜材裝飾表面更細致美觀,致
33、密的PVF覆膜鋼板表面不易沾污,正常情況下幾乎免維護。 e.光滑細潔的PVF膜中不含任何支持微生物或霉菌生長的環(huán)境,完全不容許細菌滲透;如果要做清潔,一般水沖即能滿足要求,如果已受人為潑撒或接觸到噴漆或油脂等污染,可用任何清潔劑甚至強溶劑,如丙酮等清洗,而不用擔(dān)心損壞PVF膜表面。三、太陽能背板行業(yè)現(xiàn)狀目前,從全球范圍來看,生產(chǎn)太陽能電池的廠家比較多,但能生產(chǎn)太陽能背板材料的廠家相對較少;從國內(nèi)來看,由于太陽能背板材料技術(shù)門檻相當高,國內(nèi)生產(chǎn)太陽能電池使用的原材料包括太陽能背板材料基本依賴進口,價格較高且供貨期不能保證,市場存在巨大的供需缺口。我國太陽電池背板的國產(chǎn)化程度至今極低,目前國內(nèi)太陽
34、電池組件生產(chǎn)商所采用的背板95%以上依靠進口,價格較高。為了降低太陽電池組件單位發(fā)電功率的制造成本,從而進一步推廣太陽電池的的大規(guī)模應(yīng)用,背板國產(chǎn)化是大勢所趨和組件企業(yè)的必然選擇。(一)國內(nèi)主要太陽能背板生產(chǎn)商簡介1. 新高電子材料(中山)有限公司:是一家成立于2005年,位于廣東省中山市的外商獨資企業(yè),公司注冊資金2,100萬美元,土地面積為20,000平方米,2010年與Dengiken(電技研)簽署太陽能電池背板合作協(xié)議,公司正式投產(chǎn)背板行業(yè),預(yù)計太陽能電池背板第一期年產(chǎn)能為600萬平方米。2. 蘇州中來太陽能材料技術(shù)有限公司:是一家2008年成立,位于江蘇省常熟市虞山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園的國
35、家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè),專業(yè)從事光伏封裝材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的省級高新科技民營企業(yè)。公司擁有先進的分析測試儀器、高精度的涂覆設(shè)備和三十萬級的凈化標準車間,與晨光化工研究院、國家教育部有機硅(杭州)重點實驗室、上海交通大學(xué)太陽能研究所等國內(nèi)知名高校、科研院所展開長期技術(shù)合作。2008年,公司在全球業(yè)界率先推出四氟型太陽電池背膜。該產(chǎn)品在粘接性、耐候性、阻隔性、電氣絕緣性等方面均達到了國際先進水平,并通過了德國TUV認證,同時取得多項國際和中國國家專利,其市場價格為目前進口高檔背材膜價格的三分之二左右,具有極佳的產(chǎn)品性價比與市場競爭力,該太陽電池背膜擴產(chǎn)項目對于國內(nèi)太陽電池制造商降低電池組件成
36、本與提升企業(yè)國際競爭力具有重大的積極意義。2010年1月16日,公司年產(chǎn)3,000萬平方米的太陽電池背膜擴產(chǎn)項目基地在江蘇省常熟市沙家浜鎮(zhèn)常昆工業(yè)園區(qū)正式破土動工,預(yù)計2013年公司太能電池背膜年產(chǎn)能將超過5,000萬平方米。3. 蘇州賽伍應(yīng)用技術(shù)有限公司:是一家2007年成立,位于江蘇省吳江市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的中外合資企業(yè),公司注冊資本達1.1億元人民幣,整個工廠占地面積約32,000平米,主要產(chǎn)品有太陽能電池背板,柔性印刷電路板材料和汽車保護薄膜。公司設(shè)立國際化研發(fā)中心,擁有國內(nèi)外多名資深專家,多名博士和碩士研發(fā)人員,并與中科院等研究機構(gòu)和大學(xué)建立了合作關(guān)系。公司擁有一種太陽能電池用背板專利。4
37、. 浙江哈氟龍新能源有限公司:是一家位于杭州的專業(yè)生產(chǎn)太陽能電池組件TPT背板,注冊資本為人民幣2,500萬元的有限責(zé)任公司。公司成功開發(fā)出太陽能背板材料-HAFLON FPF膜,該產(chǎn)品采用進口氟樹脂經(jīng)改性以后在潛溶劑的作用下,通過特殊的擠出工藝經(jīng)高溫、高壓與高強度的PET膜復(fù)合而成,經(jīng)過十幾年的老化試驗,產(chǎn)品性能完全達到國際同類產(chǎn)品指標,產(chǎn)品通過了TUV、SGS等國際權(quán)威機構(gòu)的檢測,TUV檢測結(jié)果顯示FPF背膜0.30mm厚度的系統(tǒng)電壓達到1,071伏,而0.35mm厚度的已達到1,208伏,在同類背膜中為最高值,產(chǎn)品性能大幅度提高。針對太陽能電池組件背膜性能要求,公司專門設(shè)計制造了涂覆生產(chǎn)
38、線,所產(chǎn)背膜幅寬可達2米,是目前國內(nèi)幅寬最大的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線解決了縱向拉伸問題,從而避免封裝過程中的收縮鼓包現(xiàn)象,單條生產(chǎn)線年產(chǎn)能為700萬平方米。5. 江蘇匯通光伏材料有限公司:一家專業(yè)從事太陽能光伏組件背板材料的生產(chǎn),坐落于江蘇海門市的公司。公司引進全套進口涂布復(fù)合生產(chǎn)線及相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量檢測設(shè)備,生產(chǎn)車間為10萬等級的無塵車間,產(chǎn)品經(jīng)涂布復(fù)合工藝加工而成。 產(chǎn)品HTK-S350-31結(jié)構(gòu)為PVDF+粘合劑+PET+粘合劑+PE(總厚度為350微米),其中膠水為匯通光伏材料有限公司的獨家專利產(chǎn)品。目前公司擁有一條自動化生產(chǎn)線,年產(chǎn)能為200萬平米,產(chǎn)品分為雙面含氟材料以及單面含氟材料,中間為
39、 PET 材料,全部原材料均為國外進口。公司可生產(chǎn)的背板結(jié)構(gòu)有PVDF/PET/PVDF、PVDF/PET/PE和PVDF/PET1/PET2/PE。6.杭州福斯特光伏材料股份有限公司:公司成立于2003年,專注于設(shè)計和生產(chǎn)光伏組件的關(guān)鍵封裝材料(EVA膠膜和背板),于2009年5月開始研發(fā)Firstbacksheet系列背板,并初步投放市場,該產(chǎn)品是一種專為光伏組件提供背面保護的多層復(fù)合材料。背板的內(nèi)外表面覆蓋的氟材料為背板提供了長期性的耐老化保護,獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)工藝使該背板和EVA膠膜、接線盒完美地粘合在一起,同時又具有優(yōu)秀的老化性能和電絕緣性能。7. 杭州尚合太陽能背板有限公司:公
40、司成立于2009年,專注于太陽能電池背板的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,產(chǎn)品采用傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu),選用性能優(yōu)越的含氟材料和PET。公司總共投資三千多萬人民幣,擁有兩條先進的太陽能電池背板生產(chǎn)線,年產(chǎn)能達到200萬平米。目前公司可提供四類太陽能電池背板產(chǎn)品,包括TPT類(PTFE/PET/PTFE)、TPE類(PTFE/PET/EVA)、PPE類(PET1/PET2/EVA/)和PE類(PET/EVA)。8. 東莞市朗首光伏科技有限公司:是一家中外合資高新技術(shù)企業(yè),依托強大的技術(shù)實力和專業(yè)團隊,研發(fā)生產(chǎn)的太陽能電池膠膜(EVA)和背板膜(TPT、TPE、 PET)已銷往國際市場,現(xiàn)年產(chǎn)量達到500萬平方米。9
41、. 平湖市華源光伏材料有限公司:是一家專業(yè)生產(chǎn)太陽能電池背膜封裝材料的科技企業(yè),由國內(nèi)最資深的享受國務(wù)院津貼的化工專家與機械工程師組成的科研團隊創(chuàng)建的公司。產(chǎn)品通過國內(nèi)多家規(guī)模組件廠的雙85測試,各項技術(shù)指標均不低于世界上任何一個品牌,具有非常好的耐候性能,通過人工輻射暴露紫外線老化(QUVB)3000小時以上,產(chǎn)品壽命長達25年,通過了德國TUV 和美國UL認證,高壓局部放電1000V,有效避免電起弧的發(fā)生。BSF背膜光伏材料與EVA有絕佳的粘結(jié)性,與其他封裝材料粘結(jié)具有很好的相容性,具極好的水蒸汽透過率,只有0.6。FTF太陽能電池背膜封裝材料在2008年底實現(xiàn)了流水線生產(chǎn),2010年公司
42、引進2條百米型背板生產(chǎn)線,并正式投入運行,預(yù)計每年能為客戶提供500萬平方米超高耐候性,電絕緣性,性能穩(wěn)定的太陽能電池專用背板膜。10.上海嘉氟新材料科技有限公司:是一家專業(yè)從事氟化工等高端氟塑料產(chǎn)品的制造。公司現(xiàn)擁有1100CM, 2200CM生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力200萬平米,具有良好的電絕緣性能,并且已經(jīng)通過了TUV認證。四、太陽能背板行業(yè)發(fā)展趨勢宏觀層面上考察,近期日本核泄漏或致光伏產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。目前世界各國都表示將進一步重視和重新審查核電站安全,部分國家的核電規(guī)劃或?qū)⒏淖儯ㄔO(shè)進程也可能放緩。此前預(yù)計我國核電規(guī)劃到2020年裝機可能達到8,000萬千瓦左右,受此次日本核泄露事件影響,未來
43、核電站安全性將放在更突出的位置,核電規(guī)劃的規(guī)模和核電站建設(shè)速度可能會放緩,對核電上市公司企業(yè)產(chǎn)生負面影響。從發(fā)展新能源的角度看,如果核電發(fā)展受阻,光伏新能源發(fā)展將受到進一步的重視;雖然光伏發(fā)電成本相對核電高,但并不存在像核泄露那樣的潛在危險。特別是歐洲國家,如果核電發(fā)展受限,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能將進一步加快,相應(yīng)地光伏企業(yè)及其配套組件生產(chǎn)商將顯著受益。圖8 全球光伏安裝量預(yù)測(兆瓦)微觀層面上考察,背板行業(yè)近期將會發(fā)生較大變化,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:太陽能背板材料替代趨勢不斷加強:PVDF樹脂是一種與PVF結(jié)構(gòu)相近的樹脂產(chǎn)品,其含氟量為59%遠大于PVF的41%,因為具有高耐磨性、強耐沾污性、高
44、阻隔性、高純度、易于加工成型與焊接等特性,其應(yīng)用于太陽能電池背板前景更美好。眾所周知,PVDF樹脂制備的氟涂料具有無與倫比的耐候性,因此作為膜材料它有著比PVF有著更好的耐候性,進而其黃變指數(shù)和老化后的機械強度等性能也都要好于PVF材料。而PVDF制備的膜與PVF相比其表面/體積阻抗、介電強度、耐干電弧性能和熱線融化率與PVF相當,而阻燃性比PVF更好。至于滲透性,PVDF與PVF相比毫不遜色。雖然目前PVF得益于先入為主的優(yōu)勢,市場用量仍然占據(jù)較大優(yōu)勢,但是不難預(yù)計隨著PVDF以及其他材料的使用,其市場份額必將被部分替代。環(huán)保型太陽能背板材料日益收到關(guān)注:受限于各國政府的相關(guān)環(huán)保法規(guī)以及公眾對綠色環(huán)保的需求,世界部分廠商已開始嘗試運用環(huán)保材料替代現(xiàn)行的背板材料。比如日本藤森產(chǎn)業(yè)原廠運用三層改性PET復(fù)合制成的太陽能背板,不含PE(LLDPE和Olefin均屬于高溫下不耐高壓的PE類),不含氟(沒有PVF和PVDF成份),其水蒸汽滲透率可低至零,真正屬于綠色環(huán)保材料;生物材料開發(fā)商BioSolar推出了一種由植物制成的新型的亮白色背板,該背板可以降低太陽能組件的成本??偛课挥诩又莸腂ioSolar公司表示,其由可再生材
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