0　引言
　　太陽(yáng)能電池背膜從種類上分主要有含氟和不含氟兩大類，含氟背膜又分雙面含氟和單面含氟兩種。從工藝上又分為復(fù)膠型（復(fù)合型）和涂覆型兩類。復(fù)膠型太陽(yáng)能電池背膜（TPT、KPK等）多是以歐美等一些氟化工企業(yè)開(kāi)發(fā)的PVF或PVDF等氟膜通過(guò)膠粘劑與PET基材粘結(jié)復(fù)合而成。復(fù)膠型背膜由于其內(nèi)部PET基材兩面存在膠粘劑，而膠粘劑的質(zhì)量不一，加之復(fù)合工藝良莠不齊，在電池組件長(zhǎng)期戶外使用過(guò)程中復(fù)合型背膜受濕度和溫度的雙重因素綜合影響，易發(fā)生膠粘劑層水解等損害，最終導(dǎo)致氟膜（PVF或PVDF等）與PET基材的層間剝離，難以滿足電池組件長(zhǎng)期的可靠要求。
　　近幾年，國(guó)內(nèi)復(fù)膠型背膜制造企業(yè)在主要原材料和核心技術(shù)方面不具備成本和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，造成產(chǎn)品整體核心競(jìng)爭(zhēng)力與利潤(rùn)空間較低。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)采用涂覆法生產(chǎn)光伏電池背膜，取得了一定成果。涂覆型背膜采用醚型FEVE氟碳涂料，涂覆于PET基材之上，形成氟涂料層。由于醚型FEVE氟碳涂料優(yōu)越的性能，使得涂覆型太陽(yáng)能電池背膜同樣具有較好的抗環(huán)境老化效果。國(guó)內(nèi)的蘇州中萊、杭州帆度、哈氟龍、聯(lián)合新材、福斯特等公司皆采用涂覆法制備太陽(yáng)能光伏背膜［1］，在背膜成本與技術(shù)方面具有較大優(yōu)勢(shì)。
1　FEVE涂覆型光伏背膜涂料的研制
　　受光伏背膜使用環(huán)境和條件的限制，光伏背膜的相關(guān)檢測(cè)非常嚴(yán)格，各項(xiàng)性能指標(biāo)幾乎都與涂層相關(guān)，包括純膜和層壓件在內(nèi)，除常規(guī)基本性能檢測(cè)外，還要通過(guò)UV、高溫高濕及冷熱循環(huán)+濕凍下的各項(xiàng)性能考察，重點(diǎn)包括漆膜與基材、EVA、硅膠等的匹配性。這就要求涂料在配方設(shè)計(jì)時(shí)需全面考慮各項(xiàng)因素，并且要兼顧涂裝工藝和干燥條件。配方設(shè)計(jì)試驗(yàn)的重點(diǎn)包括成膜樹(shù)脂、交聯(lián)劑、顏填料、助劑及溶劑。
　　在光伏背膜涂料的研制中，成膜樹(shù)脂選擇最為關(guān)鍵。鑒于背板苛刻的使用環(huán)境和長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用要求，F(xiàn)EVE醚型氟樹(shù)脂是目前應(yīng)用于涂覆型光伏背膜的首選樹(shù)脂。其具有優(yōu)異的戶外耐候性、耐酸堿性、耐鹽霧性、耐高溫高濕及優(yōu)異的機(jī)械性能等。大連永瑞氟材料有限公司生產(chǎn)的SRF 350屬于溶劑型醚類氟樹(shù)脂，試驗(yàn)過(guò)程中，我們采用SRF 350氟樹(shù)脂研制出光伏背膜涂料，制備涂料具有優(yōu)異耐候性、耐濕熱老化及較高的EVA粘接強(qiáng)度。
1.1　SRF350樹(shù)脂的主要技術(shù)指標(biāo)

表1　SRF350樹(shù)脂主要技術(shù)指標(biāo)

1.2　光伏背膜涂料配方及主要性能

表2　氟樹(shù)脂背膜涂料 FPC-20 涂料配方

表3　氟樹(shù)脂背膜涂料 FPC-20主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

備注：(1)PET基材電暈處理

          (2)固化條件：150℃×3min,50℃×48h

2　納米功能填料及附著力促進(jìn)樹(shù)脂對(duì)涂層性能的影響

　　在配方考察過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，配方中添加納米功能填料和附著力促進(jìn)樹(shù)脂能較大改善涂膜性能，尤其對(duì)基材附著力、PCT老化及EVA粘接性能改善明顯。試驗(yàn)考察結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　納米填料和附著力促進(jìn)樹(shù)脂對(duì)涂層性能影響

備注：（1）1#配方為空白涂料配方，2#配方添加納米功能填料和附著力促進(jìn)樹(shù)脂；

           （2）劃格附著力測(cè)試按照GB9286-1998進(jìn)行；

           （3）PCT老化條件為：溫度121℃，濕度100RH，壓力0.2MP；

           （4）EVA粘接強(qiáng)度按照ISO/FDIS 8510-2進(jìn)行。

從表4試驗(yàn)結(jié)果我們可以看出：

       （a）1#和2#涂料配方在不同PET基材表面性能差異較大，在白色PET基材表面附著力明顯優(yōu)于半透明和透明PET基材。受附著力影響，半透明和透明膜的PCT老化及EVA粘接強(qiáng)度也較差。

       （b）2#涂料配方在添加配方總量3～5%的納米功能填料和2～5%的附著力促進(jìn)樹(shù)脂后，涂膜在半透明和透明PET基材上的附著力明顯改善。

3　涂膜對(duì)PET基材附著力影響

　　涂覆型光伏背膜在應(yīng)用前需要對(duì)PET基材表面進(jìn)行改性處理，如電暈法、光化學(xué)法、低溫等離子法及底涂處理法等［2］。涂覆型背膜生產(chǎn)廠家多采用電暈法及底涂處理法，但無(wú)論采用哪種方法都會(huì)增加成本、增加工序和降低生產(chǎn)效率。如何在涂料配方中改進(jìn)涂膜對(duì)PET基材的附著力是擺在涂料技術(shù)人員面前的一個(gè)難題。

       目前光伏背膜中使用的PET基材種類較多，厚度多為250微米，外觀有白色、半透明（乳白）、透明三種。檢測(cè)涂膜與PET基材附著力的方法主要通過(guò)劃格法測(cè)試。PET基材因結(jié)晶度高表面粘結(jié)性較差，F(xiàn)EVE氟碳涂膜在除白色外的大部分PET基材表面附著力都不好，尤其是在半透明膜和透明膜上，附著力最差。

　　涂膜與PET層間附著力不好直接導(dǎo)致EVA粘結(jié)時(shí)漆膜與PET基材全部或部分剝離，也直接影響濕熱老化性能及EVA粘接性能,導(dǎo)致EVA粘接強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，這是制約FEVE涂覆型光伏背膜涂料應(yīng)用的一個(gè)主要因素。附著力同樣會(huì)影響MEK擦拭性能，附著力差會(huì)導(dǎo)致MEK擦拭過(guò)程中涂膜脫落露出PET基材，MEK擦拭很難通過(guò)100次。

　　改善涂膜與PET基材表面附著力最好的方法是添加附著力增進(jìn)劑和附著力促進(jìn)樹(shù)脂。附著力增進(jìn)劑主要為各類型偶聯(lián)劑，附著力促進(jìn)樹(shù)脂種類較多，我們重點(diǎn)考察了與PET基材有良好附著力的醛酮樹(shù)脂、氯醚樹(shù)脂、氯醋樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂及特殊丙烯酸樹(shù)脂等。在考察了大量的附著力促進(jìn)劑和促進(jìn)樹(shù)脂后發(fā)現(xiàn)，大部分附著力促進(jìn)劑和促進(jìn)樹(shù)脂與氟樹(shù)脂混溶性較差，混溶性好的大多受添加量的限制對(duì)附著力改善不大，且影響涂膜性能，尤其對(duì)濕熱老化影響明顯。

4　涂膜對(duì)PCT老化性能影響

　　PET基材在濕熱環(huán)境下特別容易降解而分解成酸和醇，生成的酸會(huì)進(jìn)一步加劇分解速度。PET薄膜的透濕性較高，其透濕性是同樣厚度PVDF薄膜的4至5倍。水蒸氣滲透率是衡量背膜性能好壞的重要指標(biāo)之一，如果背膜阻隔水蒸氣滲透的性能不良，則空氣中的濕氣會(huì)透過(guò)背膜進(jìn)入到內(nèi)側(cè)，水蒸氣的滲透會(huì)影響到EVA的粘接性能，導(dǎo)致背膜與EVA脫離，進(jìn)而使?jié)駳庵苯咏佑|電池片，使電池片被氧化。背膜的水蒸氣滲透率高低主要取決于PET基材。

　　背膜需要一定的機(jī)械強(qiáng)度、良好的電絕緣性能、低的透水率、與硅膠和EVA良好的粘接性能、良好的耐候性等。濕熱老化（雙85測(cè)試）是環(huán)境測(cè)試?yán)锩孀顕?yán)苛的測(cè)試，隨著濕熱老化時(shí)間的延長(zhǎng)，背膜力學(xué)性能緩慢下降，達(dá)到一定時(shí)間點(diǎn)后，性能急劇下降，背膜隨之失效。研究表明，濕熱老化時(shí)，PET層結(jié)晶為主導(dǎo)因素，PET層變脆，降低沖擊強(qiáng)度，最終導(dǎo)致背膜失效，PET結(jié)晶度對(duì)溫度的敏感性大于濕度［3］。

　　濕熱老化測(cè)試時(shí)間大多在1000小時(shí)以上，考察周期長(zhǎng)，為了縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，一般在配方研制中采用PCT加速濕熱老化考察，加快了試驗(yàn)過(guò)程。PCT試驗(yàn)一般稱為壓力蒸煮鍋試驗(yàn)或是飽和蒸汽試驗(yàn)，可以做為雙85測(cè)試的加速考察，考察周期短。通常試驗(yàn)條件為，溫度121℃；濕度100RH；壓力0.2MP?？疾鞎r(shí)間：24h～96h。方法為：將背膜用封裝EVA壓制在毛玻璃上，其中壓制條件參照組件封裝工藝和EVA種類而定，壓制好后放入PCT試驗(yàn)箱，規(guī)定時(shí)間到達(dá)后檢查試樣。

　　PCT老化試驗(yàn)下，涂層一般表現(xiàn)為：（1）多層結(jié)構(gòu)分層（復(fù)合型），分析原因主要為膠黏劑耐水解性差，酯基、酰胺基水解造成；（2）涂層起泡或脫落，分析原因主要為涂膜耐水性或附著力差導(dǎo)致；（3）機(jī)械強(qiáng)度下降（脆化），主要受PET基材影響；（4）黃變，主要受EVA老化及涂膜影響。

　　通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PCT老化除了受氟樹(shù)脂自身性能影響外，還受顏填料，助劑及固化劑的影響。光伏背膜涂料配方設(shè)計(jì)中除選用優(yōu)質(zhì)顏料外，可適當(dāng)添加填料以提高涂膜的耐水性、附著力及柔韌性等性能。如添加納米功能填料對(duì)PCT老化性能有明顯提高。如添加部分偶聯(lián)劑、附著力促進(jìn)劑及固化促進(jìn)劑會(huì)導(dǎo)致PCT試驗(yàn)中涂膜起泡甚至脫落，應(yīng)慎重選用此類助劑。固化劑同樣對(duì)PCT老化性能有影響，在考察了不同類型固化劑后發(fā)現(xiàn)，HDI三聚體是較優(yōu)的選擇。

5　涂膜對(duì)EVA粘接強(qiáng)度影響

　　EVA 用來(lái)粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片），透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命。暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，影響組件的發(fā)電質(zhì)量。除EVA本身質(zhì)量外，組件廠家層壓工藝影響也非常大，如EVA交聯(lián)度不達(dá)標(biāo)，EVA與鋼化玻璃、背膜粘接強(qiáng)度不夠，都會(huì)引起EVA提早老化，影響組件壽命。

　　PET氟碳涂膜首先要求附著性，解決了涂膜對(duì)PET的附著力問(wèn)題，才能考慮涂膜對(duì)EVA粘結(jié)強(qiáng)度。測(cè)試方法是180°拉力試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)要求拉力大于40N/mm,大于剝離拉力時(shí)希望從EVA貼合面剝離，這是為不良件重工的考慮。涂膜表面張力對(duì)EVA粘結(jié)牢度以及涂膜與PET附著力必須取得相對(duì)平衡性［4］。

　　大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)烈降低表面張力的助劑，如某些含硅類助劑會(huì)降低EVA粘接強(qiáng)度，在添加這一類助劑時(shí)應(yīng)該慎重。大部分以白色PET膜為基材的FEVE涂覆型光伏背膜EVA粘接強(qiáng)度都能達(dá)到或超過(guò)40 N/mm，在半透和透明PET基材表面，受涂膜與PET基材附著力影響較大，很難做到40 N/mm。目前在這一類型PET基材表面，大部分背膜廠家都采用化學(xué)處理和預(yù)涂。

6　結(jié)語(yǔ)

　　在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，不同類型、不同廠家PET基材在涂覆PEVE氟碳涂料后性能差異較大，主要表現(xiàn)在附著力和EVA粘接強(qiáng)度方面。PET基材也直接影響背膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、水蒸氣透過(guò)率及耐老化強(qiáng)度等性能指標(biāo)，背膜廠家對(duì)PET基材種類的選擇非常重要。

　　近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)光伏生產(chǎn)企業(yè)受到美國(guó)和歐盟的雙反擠壓，大部分企業(yè)走入困境，面臨前所未有的挑戰(zhàn)。為此中國(guó)政府持續(xù)出臺(tái)支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，并相應(yīng)擴(kuò)大了國(guó)內(nèi)裝機(jī)市場(chǎng)，保護(hù)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。作為國(guó)產(chǎn)背膜生產(chǎn)企業(yè)，提高自身產(chǎn)品科技含量、開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。隨著FEVE涂覆型光伏背膜技術(shù)不斷成熟和完善，一定會(huì)有很大的發(fā)展空間。