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  北極星太陽(yáng)能光伏網(wǎng)訊:【前言】在SunShot激勵(lì)計(jì)劃下，美國(guó)能源部推出的該背板研究項(xiàng)目旨在促進(jìn)美國(guó)背板制造業(yè)的發(fā)展。美國(guó)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(guò)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(jià)格便宜25-30%。

  To ** rk Worthen公司從2017年開(kāi)始研發(fā)新型聚酰胺背板 205-3，與國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)馬薩諸塞州Natick陸軍團(tuán)隊(duì)、馬薩諸塞州洛厄爾大學(xué)（University of Massachusetts at Lowell）以及TüV、RETEC、UL、Intertek、Fraunhofer ISE等測(cè)試機(jī)構(gòu)密切合作，終于交付了該項(xiàng)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(hào)，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(wú)中間層粘合劑。

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

  聚酰胺的隱憂？

  該背板是開(kāi)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(yáng)能背板應(yīng)用。

  聚酰胺？是不是很熟悉？當(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(fù)責(zé)人Santoleri 介紹：“To ** rk Worthen公司團(tuán)隊(duì)與杜邦的包裝和工業(yè)聚合物業(yè)務(wù)很早就開(kāi)始合作，全面開(kāi)發(fā)聚酰胺離子型聚合物合金，*終推出一種相對(duì)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(guò)紫外線/抗氧化劑配方來(lái)穩(wěn)定的，以減緩紫外線輻射的破壞作用。Santoleri 解釋說(shuō)：“我們必須證明我們的產(chǎn)品能運(yùn)行良好，不會(huì)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)界接受的測(cè)試中評(píng)估背板采用這種材料的性能，并通過(guò)這種測(cè)試重現(xiàn)已知的這些故障。”

  美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）對(duì)用該背板制造的小型光伏組件進(jìn)行了組合加速應(yīng)力測(cè)試（CAST），并與行業(yè)使用的其他共擠背板作對(duì)照。Santoleri稱NREL加速應(yīng)力測(cè)試表明，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(lái)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(duì)PA酰胺材料的保護(hù)作用。

  共擠工藝提供優(yōu)異性能

  共擠工藝是一種優(yōu)勢(shì)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(huì)產(chǎn)生不同于單一材料的性能。

  與傳統(tǒng)太陽(yáng)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(shí)允許制造商在生產(chǎn)過(guò)程中消除揮發(fā)性有機(jī)化合物，并將背板裁切零料回收利用，做到零浪費(fèi)，100％可回收。

  Santoleri認(rèn)為，與層壓背板相比，新背板產(chǎn)品的主要優(yōu)點(diǎn)包括層間粘合強(qiáng)度高、封裝粘合牢，相對(duì)熱指數(shù)更高。因而該產(chǎn)品具有出色的韌性，不會(huì)因紫外線或濕氣而降解，提供了與EVA的**粘合力，并且沒(méi)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(guò)了TUV 南德對(duì)采用該背板制造的1000 V和1500 V組件IEC認(rèn)證。

  但他也承認(rèn)，該技術(shù)目前水汽透過(guò)率仍較高，定價(jià)仍高于市場(chǎng)上成本*低的PET背板，所以成本仍是大問(wèn)題。

  成本考量或是*大挑戰(zhàn)

  一直以來(lái)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(rèn)為他們所開(kāi)發(fā)的這款反光背板，耐用性性能與杜邦PVF背板相似，價(jià)格比PVF背板低25-30%，其成本可以為許多美國(guó)制造商所接受。

  背板的價(jià)格因地區(qū)和背板類型而異。的PVF含氟聚合物背板，價(jià)格從3.00美元到3.50美元/平方米不等；對(duì)于PET背板，價(jià)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(jí)，而對(duì)于很多PVDF型背板，價(jià)格則在兩者之間，甚*更接近PET背板。

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

  此外環(huán)保成本也是很大的考量。太陽(yáng)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(shí)更容易處理。隨著越來(lái)越多的光伏組件生命周期的結(jié)束，行業(yè)會(huì)越來(lái)越重視組件的回收問(wèn)題和由此帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題。對(duì)含氟背板組件的處理成本將影響到背板的價(jià)格。因此To ** rk Worthen公司對(duì)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(rèn)識(shí)到的問(wèn)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(chǎng)前景能否如愿所償？

  聚酰胺背板卷土重來(lái)，光伏背板材料市場(chǎng)或許又將多出一個(gè)選項(xiàng)。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(jìn)入門檻有多高！十年來(lái)，賽伍、中來(lái)、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(gòu)的尚善背板也號(hào)稱是無(wú)氟環(huán)保，迄今為止盡管經(jīng)受住了各種考驗(yàn)，但市場(chǎng)份額極低；PET背板一直都在，但也只限于細(xì)分市場(chǎng)，不見(jiàn)有新的投入。

  此時(shí)To ** rk Worthen公司又翻出聚酰胺背板的無(wú)氟概念，不僅要沖擊十年來(lái)已經(jīng)成型的背板市場(chǎng)，更要考驗(yàn)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(tái)的，大概就是為其**開(kāi)發(fā)酰了。面臨不斷下滑的PVF背板市場(chǎng)，杜邦和To ** rk Worthen合作開(kāi)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(duì)材料選型的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度來(lái)考量，推出這款產(chǎn)品應(yīng)該是經(jīng)過(guò)杜邦深思熟慮的，而且也是在美國(guó)能源部SunShot計(jì)劃中備過(guò)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(chǎng)份額的盾呢？

  原標(biāo)題:聚酰胺背板卷土重來(lái)？杜邦很“矛盾”？

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