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光伏背板材料 国内外现状及趋势分析
来源:阳光工匠光伏网
光伏电池是由玻璃、EVA、硅片、背板组成，按照玻璃&EVA&电池片&EVA&背板的结构封装构成，其中背板位于光伏电池背面的最外层，是光伏电池重要 组成部分，不仅起到封装的作用，同时还起到保证光伏电池不受到环境影响的作用，确保光伏电池的使用寿命。本文将对太阳能电池背板材料、结构的现状以及发展趋势作一回顾和分析。
1、光伏背板的类型及优缺点
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，以杜邦公司的Tedlar为基材的背板主导了大部分的光伏背板市场，第一款进入光伏市场的产品为PVF 2001，目前杜邦公司的Tedlar产品已经开发出第三代。按照光伏电池背板所采用的薄膜材质区分，可以将背板划分为Tedlar背板、含氟背板、 PET背板与其他一些采用如PE材质的背板产品。
1.1. Tedlar系列
Tedlar结构的背板被称为经典的背板结构，已成为国内外太阳能电池组件厂首选背板类型。PVF膜的结构稳定、耐环境变化，但是薄膜表面较易出现针孔， 薄膜的水汽阻隔能力较差。同时PVF材料本身含氟量小，所以PVF薄膜需要有足够的厚度来保证其性能。不过PVF是所有氟材料中成本最低的，非常适合作为 大规模推广应用的太阳能光伏背板材料。
1.2. 含氟背板
在杜邦公司Tedlar产能有限的情况下，光伏电池背板生产企业也采用了其他材质的薄膜来代替Tedlar薄膜生产背板。
1)PVDF(聚偏氟乙烯)　此类薄膜的生产商主要有法国的阿科玛公司，韩国SKC等。PVDF是使用量第二大的氟塑料，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。PVDF较成熟的制膜技术是使用吹膜的方法。阿克玛公司拥有专门应用于吹膜的高融体强度级别PVDF树脂，能吹出厚度仅 5&m的薄膜。PVDF中常加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为增塑剂以提高其成膜性，加入PMMA后的PVDF的在熔融状态下更容易成膜。国内的一些 高校如北京化工等在这方面已做了较多的研究。但PVDF加入PMMA后会影响薄膜的抗老化性能，澳大利亚Leoben大学对采用不同氟塑料薄膜的背板老化 结果进行了研究，发现含PMMA(10%～20%)的PVDF薄膜经过h湿热老化后薄膜破损严重。欧洲一家公司在中国大力推广其生产的 PVDF薄膜，尽管该公司提供的数据表明耐候性良好，但从红外图谱发现该薄膜含有大量的PMMA的成分;该薄膜为三层结构，特别是中间层PMMA& PVDF合金中的PMMA含量，甚至大大超过PVDF含量，所以该产品的实际耐候性如何，需要时间考验。
海优威公司使用与欧洲某化学品公司开发的太阳能电池背板用PVDF薄膜生产背板。该PVDF薄膜由PVDF、无机颜料和功能性添加剂组成，为单层结构，整 个薄膜内外材料均一，白色薄膜能百分之百遮蔽紫外线，经2000h的紫外老化测试，薄膜的老化性能下降可以忽略不计，其他性能完全可以满足光伏电池背板对 氟塑料薄膜的各种要求。
2)THV(四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物)　美国3M公司的BBF背板采用THV含氟薄膜。THV是美国Dyneon公司在20世纪80年代开 发，也是目前唯一的生产厂家。THV是目前市场中最柔软的氟塑料，当和其他材料复合成多层结构时，柔韧性非常突出。THV的另一个重要特点是本身容易粘 接，无须表面处理就能与其他材料粘接，背板的复合制作工艺和用硅胶粘贴接线盒都十分简便，特别适用于对背板要求柔软的场合。
3)ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)　日本旭硝子株式会社研发的ETFE薄膜，由原料到薄膜完全自产，目前还处于试用阶段，尚未达到规模化应用。
4)ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)　ECTFE由杜邦公司在1946年开发成功，目前商品化的产品只有苏威公司提供。ECTFE是乙烯和三氟氯乙 烯1:1的交替共聚物，具有典型的氟塑料的耐化学腐蚀性能，没有一种溶剂在120℃下能侵蚀ECTFE或使其应力开裂，而且具有很高的耐候性和阻隔性。在 商品化光伏电池背板中，ECTFE是最好的耐候层的材料。
5)PTFE(聚四氟乙烯)、FEVE(氟乙烯与乙烯基醚的共聚物)　PTFE背板多采用涂覆法制备，大部分由国内企业生产。由于前几年太阳能电池背板需 求旺盛，国外公司均不对中国供应氟塑料薄膜，所以国内开发了其他国家不生产的使用涂料的背板，背板采用氟碳涂料涂布到PET薄膜上，替代氟塑料薄膜。
由于PTFE涂覆型背板在实际使用中会出现许多问题，如涂覆PET表面后涂料层易形成针孔，影响水汽阻隔率;涂层之间容易形成反粘，同时还存在粘结强度不够、多层涂布遇到的层间附着问题和涂层开裂等问题。因此，目前实际应用依然以复合型背板为主。
6)PET背板　此类背板多采用经过特殊处理的PET，多层复合而成，多见于日本公司生产的产品。
1.3. 其他类型背板
如PE系列，我国许多小厂采用PE作为背板材质，用在小光伏组件上，生产光伏灯具等。
各个氟塑料薄膜对水汽的阻隔能力不同，其中以ECTFE为最优。使用同样厚度为100&m的薄膜，在气温40℃和湿度95%的条件下，PVF每天每平米的水汽透过率超过10～20g，PVDF为2g左右，而常用的PET不超过10g。据多数供应商提供的数据，采用氟塑料薄膜和PET薄膜复合成的背板，其水汽阻隔性能小于2g。表1为各种氟材料的特性。
2、光伏电池背板的性能测试
一款合格的背板需要具有与EVA良好的粘接性、电气绝缘性、防水防湿和耐侯性等功能，产品必须经过剥离强度、水汽透过率、热收缩率、绝缘性能测定和经过耐老化、湿热、湿冻和热循环试验合格后方能使用。　　剥离强度主要由电子拉力机来进行测试，而热收缩率则是在真空烘箱内进行，主要是测定背板的力学性能。
水蒸气渗透率是衡量背板性能好坏的重要指标之一，若背板阻隔水蒸气渗透的性能不良，则空气中的湿气(尤其是阴雨天)会透过背板进入到电池板内侧，水蒸气的 渗透还会影响到EVA的粘结性能，导致背板与EVA脱离，进而使更多湿气直接接触电池片而使电池片被氧化。其测试原理为将试验薄膜隔成两个独立的气流系 统，一侧为具有稳定相对湿度的氮气流，并随着干燥的氮气流流向红外检定传感器，测量出氮气中水蒸气透过率。红外线检定法在整个实验过程中全自动测定，不破 坏扩散和渗透的平衡，结果准确可靠，同时由于红外检定法检测传感器的高灵敏度，因而可以在短时间内测量高阻隔性的材料。
耐老化测试、湿热测试、湿冻测试、热循环试验在紫外光加速老化试验箱与恒温恒湿老化箱中进行。背板不仅起到阻隔水汽的作用，还要在自然环境内保证自身的耐候性。
由于背板的结构为多层复合，所以在自然环境中经过长时间的使用后，保持其各层性能与粘结层的效果十分重要。依据IEC标准，光伏电池背板必须进行耐紫外老化、双85、湿冻等试验，测试其耐老化性能。
绝缘测试、击穿电压测试、最大系统电压测试是针对光伏电池背板的电性能作出的专业测试，主要采用介电击穿电压测试仪、绝缘测试仪、电压测试机等仪器进行测试，根据ASTM与IEC标准来检测其性能指标是否达标。　　
3、光伏背板的国内外现状和发展趋势
目前国外最大的光伏电池背板供应商Isovolta大部分产品为PVF与PET的复合体，同时也提供非PVF与增加铝层的产品。其他的如美国盾膜、德国 August Krempel Soehne、韩国SFC、日本Toppan等较大的光伏电池背板供应商，也都是供应以杜邦Tedlar为基材的产品。由于能够取代Tedlar的材料较 少，所以目前众多的组件厂依然以选用以杜邦Tedlar为基材的背板产品为主。虽然大部分背板生产商都希望使用Tedlar，但是由于杜邦公司的 Tedlar供应有限，所以一些背板生产厂开始致力于开发新的不含Tedlar的背板材料，希望降低背板的价格，同时减少对于Tedlar的依赖。
德国的Bayer材料科学集团采用聚碳酸酯的混合物来作为背板材料;美国的Biosolar Inc.则是采用麻子为原料生产光伏电池背板材料;日本一些公司则采用经过特殊处理的三层PET复合制造光伏电池背板。
我国的企业中，台虹采用杜邦Tedlar基材料生产背板，而江苏汇通、苏州赛伍等其他采用复合法制备背板的企业，因为杜邦Tedlar供应紧张而采用Arkema等公司生产的PVDF或者其他的含氟材料。
由于复合法制备光伏电池背板比较困难，国内一些企业改用涂覆法生产光伏电池背板，也取得了一定的成果。涂覆型背板多采用氟碳涂料，涂覆于PET之上，形成 氟层，由于氟碳涂料优越的性能，使得涂覆型的光伏电池背板同样具有较好的抗环境老化的效果。国内的苏州中来、杭州帆度、哈氟龙、联合新材、福斯特等公司皆 采用涂覆法制备光伏电池背板。
无论复合法制备光伏电池背板所采用的氟膜，还是涂覆法制备光伏电池背板所使用的氟碳涂料，所用原料大多从国外进口，价格高且供货不稳。尤其是受到国外企业专利技术的制约，使得国内没有相关的替代产品，不得不受到国外氟化工企业的制约。
目前，国外的光伏电池背板产品占据了我国市场的大部分份额，作为国产背板生产企业，提高自身产品的科技含量、开发具有自主知识产权的产品，提高市场竞争 力，实现可持续发展是摆在当前急需解决的问题。全球生产背板的企业日益增多，同时许多塑料相关行业的企业也计划投入到光伏背板生产行业，未来2&3年将会 有更多的企业投产背板，背板产品的竞争将会越来越激烈，因此聚氟乙烯薄膜或其他含氟薄膜的国产化至关重要。
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<dd class="mx_ewm" onmousemove="layer.tips('', this,{isGuide:true,guide:3,style:['background-color:#3499'] });" onmouseout="layer.closeTips()">当前国内外光伏保险发展的现状与趋势
核心提示：在光伏发电开发利用发达的欧美国家，光伏发电保险经过近三十年的发展已相对成熟。与光伏行业，特别是光伏发电项目的快速发展相比，中国在发电开发利用发达的欧美国家，光伏发电保险经过近三十年的发展已相对成熟。与光伏行业，特别是光伏发电项目的快速发展相比，中国光伏保险的发展相对缓慢，尚处于探索阶段。一方面，光伏企业对保险的作用认识不足；另一方面，保险业尚未完全适应这一新兴业务，从保险产品的保障范围、费率水平，事故发生后的理赔服务以及专业第三方机构的参与深度等方面，中国与欧美国家相比均存在较大差距。
一、国外经验
根据欧美等发达国家，光伏发电项目存在着种种风险，如政策风险、自然灾害风险、光照资源不确定性风险等。随着全球光伏装机容量的增长，事故的数量和种类也在不断上升。尽管图1-1和图1-2显示的数据仅为德国的，但仍表明了光伏发电行业面临的复杂风险。
图1-1 基于事故发生频率的光伏电站风险因素评估 - 德国经验
数据来源：MannheimerVersicherung& TUV Rheinland
图1-2 基于损失赔偿金额的光伏电站风险因素评估 - 德国经验
数据来源：MannheimerVersicherung& TUV Rheinland
欧美光伏发电的各种参与者意识到面临的风险需要有效的风险管理措施和工具，而保险恰好能满足他们的需求。光伏设备制造商、项目开发商和投资机构等对保险均有需求。光伏设备制造商通过保险可以分散设备在生产、销售、运输等环节的风险，如设备在质保期内因批量故障带来的风险。光伏项目开发商和投资机构为确保资产安全和收益稳定，也可通过投保来转移光伏发电项目在建设、调试、运行等全生命周期中可辨别的风险。
欧美国家光伏保险经过近三十年的发展已相对成熟。20世纪80 年代，最初应用于光伏行业的保险产品仅有火险和风暴险。随后产生了工程保险（含火险和风暴险）。经过不断地发展和完善，保险产品发展至今已能覆盖光伏行业的各个环节，如光伏设备生产、运输，光伏场前期开发、土建、吊装、 运行、维护等。目前，国际光伏保险市场上还出现了与清洁发展机制（Clean Development Mechanism，CDM）项目相关的保险产品和贯穿光伏项目全过程的综合性保险产品。
二、中国现状
预计到2020年，中国光伏累计装机量将至少超过100GW，然而，与光伏行业的快速发展相比，中国光伏保险的发展相对缓慢，一方面，光伏企业对保险的作用认识有待提高，另一方面，与欧美国家相比，中国保险业在保险产品的保障范围、费率水平，事故发生后的理赔服务以及专业第三方机构的参与深度等方面，均存在较大差距。目前，中国光伏保险面临如下的挑战：
1、光伏行业快速规模化发展的潜在风险较大
中国的光伏行业发展仍处于快速规模化发展期，技术水平、产品质量等方面，与国外相比还有一定差距。此外，中国光伏设备制造市场竞争激烈，存在低价竞争的现象。业内普遍认为价格的大幅度下降可能影响光伏发电系统的质量，进一步影响保险公司大规模进入光伏行业的速度。
2、企业缺乏对保险作用和价值的正确认识
目前，中国的部分光伏企业保险意识淡薄。一方面，企业更专注于产品生产和销售规模的扩大，尚未考虑利用保险来转移风险。另一方面，企业通常只购买企业财产险、建筑安装工程险等传统型保险产品，而忽略产品质量保证保险、营业中断险等其他重要的险种，这种做法难以全面覆盖企业面临的风险。特别是，投保企业对保险的认识不充分，认为出险后保险公司必须赔付所有损失。但事实上，不在保险合同保障范围内的风险和损失是需要投保企业自担的，并不能全部依赖保险。
图2-1 光伏企业购买保险种类的分布
数据来源：根据对业内代表企业和专家访谈获得
3、保险业缺乏大规模介入光伏行业的条件和能力
由于缺乏长时间的光伏设备运行和故障数据，保险公司难以确切掌握光伏项目的出险和赔付状况，阻碍了保险在光伏领域的大规模应用。尽管中国有部分保险公司进入光伏领域的时间已超过10年，但大多数保险公司是在2006年之后才开始关注光伏保险这一领域并积累相关数据。中国光伏行业发展很快，行业风险及损失率日增，仅凭近几年的理赔数据和经验，保险公司难以对光伏行业的风险概率、损失程度有准确的定位、量化和分级。
此外，缺乏长时间的承保数据和经验，也导致保险公司在开发保险产品时存在困难。目前，中国的保险产品大多参考国外保险公司的类似产品或根据同类产品在其它行业应用的经验而设计的，这些产品不能完全覆盖中国光伏设备或光伏发电项目面临的风险类型及损失程度，存在一定偏差。
4、光伏保险的市场规模偏小，盈利水平偏低
由于中国光伏保险产品多集中在财产险、运输险、建安险、灾害险等领域，这就使得光伏保险的存在高风险、高赔付的状况，目前保险公司经营这一业务多处于亏损或微利状态。在保费严重不充足的情况下，保险公司表示现阶段难以拿出大规模的资金来实施针对光伏领域 的风险查勘、防损建议及产品开发。中国光伏保险发展滞后于光伏行业的快速发展。
5、中国缺乏推动光伏保险发展的有效机制
在欧洲和美国，项目融资是光伏企业融资的重要方式之一，保险公司和银行在其中起了重要作用。在这种模式下，投资回报与项目收益直接挂钩，投资商会积极寻求必要的风险分散和控制措施。因此，投资商更青睐已投保的光伏项目，有时候甚至会主动要求项目业主购买保险。
中国主要的光伏开发商是国有电力集团或能源公司，银行是他们获得资金的主要渠道之一。鉴于集团或总公司的还贷能力，银行并不是通过单个项目来审批贷款，而是直接授信给集 团或总公司。在这种情况下，银行不会详细评估单个项目的风险程度和盈亏情况，更不会考虑项目是否通过投保的方式分散风险。因此，中国光伏保险的发展缺少了一项重要的推动因素。
三、主要建议
未来中国光伏保险的发展重点是实现保险业在光伏行业的广泛、成熟应用，在国家可再生能源行业的发展过程中，成为中国发展的重要支撑力量。当前，光伏保险发展过程中面临的问题和挑战不能仅靠保险业一方解决，需要各利益相关方的共同努力。我们参考欧美国家光伏保险发展过程中的经验，结合中国的实际情况，从政府部门、保险业、光伏行业等利益相关方的层面提出建议，为推动中国光伏保险的发展提供参考。
1、对政府部门的建议
明确光伏行业的发展目标，确保光伏行业稳定、持续地规模化发展，给市场和投资者良好的发展预期，加大对光伏保险的引导；
尽快完善光伏行业标准体系，规范行业发展，便于保险公司根据标准界定保障责任和范围，提供优质的保险服务；
推动建立光伏设备部件更换和各类光伏事故的定期报告制度，对设备质量问题进行监管；
在充分收集数据的基础上，由国家商业保险监管部门牵头，联合各保险公司建立光伏行业的纯风险损失率表，引导光伏保险市场健康发展；
由政府部门联合保险业、光伏行业、行业协会、第三方机构等尝试建立&光伏保险信息共享平台&，进行信息共享。
2、对保险业的建议
提高风险管理意识，积极与光伏企业合作，引导光伏企业共同实施风险管控；
通过完善保险条款、科学厘定费率、改善理赔服务等方式，加大在光伏保险市场上的参与度；
提高自身专业技术实力和能力建设；
积极与第三方检测、认证机构开展合作。
3、对光伏企业的建议
提高风险管理意识，正确认识保险的作用和价值；
在利用保险转移行业部分风险的同时，采取有效的质量管理和运行、维护等措施降低行业 风险，增强保险公司进入光伏行业的信心；
鼓励有关企业建立光伏设备维修服务专业机构，改善当前光伏设备定损、维修与保险公司难以达成一致的局面。
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年国内外光伏产业发展现状与趋势解析
来源：扬州科技
一、国外太阳能光伏产业发展现状
（一）发展概况
2015年，全球强劲增长，新增预计将超过50GW，同比增长16.3%，累计光伏容量超过230GW。传统市场如日本、美国、欧洲的新增装机容量将分别达到9GW、8GW和7.5GW，依然保持强劲发展势头。新兴市场不断涌现，光伏应用在东南亚、拉丁美洲诸国的发展迅猛，印度、泰国、智利、墨西哥等国装机规模快速提升，如印度在2015年将达到2.5GW。我国光伏新增装机量将达到16.5GW，继续位居全球首位，累计装机有望超过43GW，超越德国成为全球光伏累计装机量最大的国家。
（二）产业政策
表1：2015年主要国家推出的太阳能光伏产业政策
（三）产业规模
2015年，全球多晶硅产量持续上升，总产量将达到34万吨，同比增长12.6%；太阳能光伏组件产量约为60GW，同比增长15.4%。
（四）发展前景
2016年，IHS预计全球新能源政策将保持不变，全球新增并网光伏装机容量有望突破64.54GW，其中亚洲占56%、美洲占29%、欧洲占11%、中东与非洲占4%。国际能源署（IEA）预计未来太阳能发电占世界电力供应总量的比例有望在2030年达到10%。
二、国内太阳能光伏产业发展现状
（一）发展概况
截止2015年底，我国光伏业制造业总产值超过2000亿元，我国光伏发电装机容量将达到4300万千瓦左右。今年1-9月，我国光伏相关行业投资807.9亿元，同比增长35.8%。
（二）产业政策
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