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  北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:【前言】在SunShot激勵計劃下，美國能源部推出的該背板研究項目旨在促進美國背板制造業(yè)的發(fā)展。美國背板制造商To ** rk Worthen近期推出一種新型聚酰胺背板。該產(chǎn)品采用了杜邦（DuPont）公司提供的一種新型聚酰胺離子型聚合物合金材料，通過連續(xù)共擠工藝，并加入抗紫外線/抗氧化穩(wěn)定劑，具有很好的耐紫外輻射性能。

  制造商聲稱，與高效含氟聚合物背板相比，該產(chǎn)品具有成本效益高，價格便宜25-30%。

  To ** rk Worthen公司從2017年開始研發(fā)新型聚酰胺背板 205-3，與國家可再生能源實驗室、美國馬薩諸塞州Natick陸軍團隊、馬薩諸塞州洛厄爾大學(xué)（University of Massachusetts at Lowell）以及TüV、RETEC、UL、Intertek、Fraunhofer ISE等機構(gòu)密切合作，終于交付了該項目的*終成果。

  目前，To ** rk Worthen公司已經(jīng)在New Hampshire的Nashua工廠設(shè)立了背板生產(chǎn)線，每年可生產(chǎn)5700000平方米。該產(chǎn)品有白色和白色/黑色兩種型號，重量為236克/平方米，厚度為從205到360微米不等。不含聚PET或含氟聚合物，無中間層粘合劑。

  圖1：To ** rk Worthen公司255微米厚產(chǎn)品指標

  聚酰胺的隱憂？

  該背板是開發(fā)的一種新型聚酰胺離子型聚合物合金，**To ** rk Worthen公司太陽能背板應(yīng)用。

  聚酰胺？是不是很熟悉？當年的3A背板采用的就是聚酰胺尼龍材料，但面世僅三年就不幸夭折。(??3A背板失效揭秘，NIST揪出元兇)

  但據(jù)To ** rk Worthen公司稱，這種材料的性能遠遠優(yōu)于建筑業(yè)使用的聚酰胺和其他聚酰胺基背板，如所謂的AAA背板。

  研發(fā)負責(zé)人Santoleri 介紹：“To ** rk Worthen公司團隊與杜邦的包裝和工業(yè)聚合物業(yè)務(wù)很早就開始合作，全面開發(fā)聚酰胺離子型聚合物合金，*終推出一種相對溫度指數(shù)為125攝氏度、紫外線穩(wěn)定性極好、濕熱循環(huán)和熱循環(huán)性能都很好的薄膜。”

  這種合金材料，以及背板結(jié)構(gòu)中的其他材料，都是通過紫外線/抗氧化劑配方來穩(wěn)定的，以減緩紫外線輻射的破壞作用。Santoleri 解釋說：“我們必須證明我們的產(chǎn)品能運行良好，不會像AAA背板那樣失敗。我們熟知AAA背板的故障，我們必須在業(yè)界接受的中評估背板采用這種材料的性能，并通過這種重現(xiàn)已知的這些故障。”

  美國國家可再生能源實驗室（NREL）對用該背板制造的小型光伏組件進行了組合加速應(yīng)力（CAST），并與行業(yè)使用的其他共擠背板作對照。Santoleri稱NREL加速應(yīng)力表明，這種光反射背板的性能明顯優(yōu)于AAA背板和聚偏氟乙烯（PVDF）背板。

  圖2：To ** rk Worthen發(fā)布的新型背板結(jié)構(gòu)

  發(fā)布的背板結(jié)構(gòu)來看，該背板盡管用到了酰胺材料（PA），但背板結(jié)構(gòu)和以前的3A背板還是有很大的不同，有一層被稱作合金（Alloy）的材料作為*外層起到了對PA酰胺材料的保護作用。

  共擠工藝提供優(yōu)異性能

  共擠工藝是一種優(yōu)勢明顯的材料加工技術(shù)。將多種聚合物材料復(fù)合后，結(jié)果會產(chǎn)生不同于單一材料的性能。

  與傳統(tǒng)太陽能組件背板使用的層壓粘結(jié)工藝不同，共擠可以在不使用粘合劑的情況下生產(chǎn)多層背板，同時允許制造商在生產(chǎn)過程中消除揮發(fā)性有機化合物，并將背板裁切零料回收利用，做到零浪費，100％可回收。

  Santoleri認為，與層壓背板相比，新背板產(chǎn)品的主要優(yōu)點包括層間粘合強度高、封裝粘合牢，相對熱指數(shù)更高。因而該產(chǎn)品具有出色的韌性，不會因紫外線或濕氣而降解，提供了與EVA的**粘合力，并且沒有滲出。除了有高反射率外，它們還可以定制為三到五層，并且可以輕松更改顏色。

  圖3：采用205-3背板生產(chǎn)的組件層壓件

  根據(jù)*新發(fā)布的產(chǎn)品信息，該背板材料已經(jīng)通過了TUV 南德對采用該背板制造的1000 V和1500 V組件IEC認證。

  但他也承認，該技術(shù)目前水汽透過率仍較高，定價仍高于市場上成本*低的PET背板，所以成本仍是大問題。

  成本考量或是*大挑戰(zhàn)

  一直以來光伏行業(yè)背板生產(chǎn)成本都在不斷降低，但To ** rk Worthen公司認為他們所開發(fā)的這款反光背板，耐用性性能與杜邦PVF背板相似，價格比PVF背板低25-30%，其成本可以為許多美國制造商所接受。

  背板的價格因地區(qū)和背板類型而異。的PVF含氟聚合物背板，價格從3.00美元到3.50美元/平方米不等；對于PET背板，價格則從1.40美元/平方米到1.80美元/平方米不等，具體取決于地區(qū)和產(chǎn)品電壓等級，而對于很多PVDF型背板，價格則在兩者之間，甚*更接近PET背板。

  該共擠背板開發(fā)計劃開始于2012年，彼時行業(yè)的背板價格比現(xiàn)在高出50%到70%，因此*初的生產(chǎn)成本目標是實現(xiàn)低于2.00美元/平方米。發(fā)現(xiàn)必須降低這一目標，成本必須低于1.50美元/平方米，否則無法被行業(yè)接受。

  此外環(huán)保成本也是很大的考量。太陽能行業(yè)一直有一種聲音，不含氟的背板更環(huán)保，使用非氟背板制成的組件在使用壽命結(jié)束時更容易處理。隨著越來越多的光伏組件生命周期的結(jié)束，行業(yè)會越來越重視組件的回收問題和由此帶來的環(huán)保問題。對含氟背板組件的處理成本將影響到背板的價格。因此To ** rk Worthen公司對這一款高性能環(huán)保背板充滿希望。

  圖4：光伏背板的碳足跡比較

  但正如To ** rk Worthen公司所認識到的問題那樣，在聚酰胺結(jié)構(gòu)的背板被行業(yè)再次使用之前，成本將是To ** rk Worthen公司必須解決的**挑戰(zhàn)。目前正在研發(fā)新一代共擠式背板，目的是將繼續(xù)降低這款聚酰胺背板的制造成本，而性能仍優(yōu)于PET背板。

  市場前景能否如愿所償？

  聚酰胺背板卷土重來，光伏背板材料市場或許又將多出一個選項。但熟悉背板應(yīng)用歷史的應(yīng)該知道，一種新型背板材料的進入門檻有多高！十年來，賽伍、中來、福斯特等攜杭福、阿科瑪、大金等原材料商歷盡艱辛，方才奠定了共擠、復(fù)合、涂覆三種背板路線和材料選型。

  而曾今的3A聚酰胺尼龍背板、THF含氟背板都被各種原因殘酷洗牌。帝斯曼收購的尚善背板也號稱是無氟環(huán)保，迄今為止盡管經(jīng)受住了各種考驗，但市場份額極低；PET背板一直都在，但也只限于細分市場，不見有新的投入。

  此時To ** rk Worthen公司又翻出聚酰胺背板的無氟概念，不僅要沖擊十年來已經(jīng)成型的背板市場，更要考驗曾經(jīng)被3A酰胺背板傷透的心 - 真心不易呢！

  而能為這款酰胺背板站臺的，大概就是為其**開發(fā)酰了。面臨不斷下滑的PVF背板市場，杜邦和To ** rk Worthen合作開發(fā)了這款新的低成本，性能不輸于3A、PET、PVDF的背板產(chǎn)品。對材料選型的嚴謹態(tài)度來考量，推出這款產(chǎn)品應(yīng)該是經(jīng)過杜邦深思熟慮的，而且也是在美國能源部SunShot計劃中備過案的。

  不知道在杜邦眼中，這款背板到底是攻擊PVDF或PET背板的矛，還是捍衛(wèi)其背板市場份額的盾呢？

  原標題:聚酰胺背板卷土重來？杜邦很“矛盾”？

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