太阳能光伏电池中聚酯薄膜的应用及特殊要求

近十年来，中国光伏产业得到快速发展，已成为世界光伏电池的最大生产国。中国可再生能源学会副理事长、光伏分会主任赵玉文近期在接受《第一财经日报》记者采访时表示，预计2010年中国光伏电池的产量将达到8000MW，占世界生产总量的50%，居世界首位，成为全球瞩目的焦点。
随着光伏电池产能急剧扩张，极大推进了产业链上配套材料的发展和升级。聚酯薄膜作为太阳能电池背板的主要配套材料， 2010年在最终出货的太阳能光伏电池中的使用量近1.2亿平方米，成为聚酯薄膜应用领域中新的增长点。

太阳能电池背板主要的生产工艺方法有三类：一类是被光伏组件品牌厂家广为接受的PVF/PVDF等含氟薄膜+BOPET薄膜+ PVF/PVDF等含氟薄膜的三层复合工艺，即太阳能背板由三层结构组成，外层是T薄膜，中间层P薄膜，T与P之间用胶水粘结。其中T表示聚氟乙烯（PVF）/聚偏氟乙烯（PVDF）等含氟的薄膜，该层是用作太阳能电池封装材料的主要层，其作用就是耐气候、抗UV紫外、耐老化等；P表示聚酯薄膜（BOPET），主要的作用及功能是电气绝缘性、水汽阻隔性、耐湿热老化性、尺寸稳定性、耐撕裂性及易加工性等。一类是以普通聚酯薄膜（BOPET）作为中间层基材，两面复合上改性的聚酯薄膜，即：改性聚酯薄膜+普通聚酯薄膜+改性聚酯薄膜的三层复合工艺。其中改性聚酯薄膜材料相当于含氟薄膜起到的功能和作用。第三类是以聚酯薄膜（BOPET）作为基材，以表面涂层工艺把含氟的树脂涂覆固化在聚酯薄膜表面。

随着光伏电池组件厂家对延长电池寿命和光电转换效率的要求进一步提高，对光伏电池配套材料－－－聚酯薄膜的要求越来越苛刻。概括起来主要有以下几个方面的特殊要求：
1．电气绝缘性能：太阳能电池背板的电气绝缘性能主要包括击穿电压和局部放电电压，这两个指标能否达到标准主要依赖聚酯薄膜。普通双向拉伸聚酯薄膜的击穿电压可达到GB/T13542－2009国家标准或ASTMD-149美国电工标准，但是要达到IEC60664－1/IEC61730国际电工标准规定的电池背板的局部放电电压指标（取得TUV南德意志集团的光伏认证证书），需要对双向拉伸聚酯薄膜的原材料和生产工艺作很大调整。

2．耐水解老化性能：普通聚酯薄膜主要测试耐热老化性能，一般均能通过UL94认证RTI 105℃耐温标准。目前，验证聚酯薄膜能否达到太阳能光伏电池耐水解老化性能，一般采用120℃、100%RH耐水解的测试方法，聚酯薄膜龟裂、脆化的时间不得少于96小时。

3．水蒸气透过率：太阳能光伏电池对背板的水蒸气透过率标准为小于2g/m2.天（ISO-15106-3测试方法），目前光伏组件品牌厂家一般都要求电池背板的“水透”指标小于1.5g/m2.天，甚至要求低于1g/m2.天。电池背板的“水透”高低主要取决于聚酯薄膜，而普通250微米聚酯薄膜的“水透”一般为2.5～3.5g/m2.天，聚酯薄膜要想达到太阳能电池的“水透”要求，需从聚酯材料的改性上多下功夫。

4．尺寸稳定性能：聚酯薄膜纵向收缩率一般可以控制在1.5%（150℃,30min）以下，由于太阳能光伏电池都需要经过三次高温处理（太阳能背板复合两次、太阳能组件封装高温层压一次），这要求电池背板的基材要有极好的尺寸稳定性。目前，国际上双向拉伸聚酯薄膜的纵向收缩率已能控制到0．5%以下（150℃,30min）。

5．耐撕裂性能：由于太阳能电池组件封装时需要从电池背板上穿孔（长方形状）引出电极，这要求聚酯薄膜要具有很好的耐撕裂性能和韧性，避免在组件加工过程中和室外的湿、热、干、冷环境下易撕裂、易脆化。

由于太阳能光伏电池对聚酯薄膜的极高要求，造成去年以来全球太阳能电池背板用聚酯薄膜的供货量一直处于紧张状况。目前，国内聚酯薄膜行业中，能够满足太阳能光伏电池质量要求并专注于太阳能背板用聚酯薄膜研发和批量生产的企业只有江苏裕兴薄膜科技股份有限公司、四川东材科技集团股份有限公司。