太陽能電池背膜

1、- -太陽能電池背膜行業(yè)調查報告重慶紐米新材料科技有限公司李偉目錄前言1TOC o 1-5 h z一、太陽能電池產業(yè)發(fā)展概況1二、太陽能電池背膜行業(yè)市場狀況、發(fā)展趨勢及國產化進程2三、不同結構太陽能電池背板的比較5四、太陽能電池背膜使用的各種氟塑料的比較7五、薄膜用聚偏氟乙烯（PVDF）相關知識簡介11六、PVDF太陽能電池背膜行業(yè)動態(tài)15七、國內外太陽能電池背膜生產廠家18八、說明20、乞、前言光電直接轉換方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光產生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光

2、電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的。太陽能電池主要用于:1.用戶太陽能電源1小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；23-5KW家庭

3、屋頂并網發(fā)電系統(tǒng)；3光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。2.交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。3.通訊/通信領域太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵GPS供電等。石油、海洋、氣象領域石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等家庭燈具電源如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。光伏電站10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車

4、廠充電站等.7.太陽能飛機例如:2010年7月8日世界最大太陽能飛機一一瑞士制造的“太陽驅動”飛行26小時后，于當?shù)貢r間809時在瑞士帕耶那機場降落，成功完成首次晝夜試飛。這是世界上首次進行太陽能飛機的夜間試飛?！疤栻寗印庇稍擁椖靠偛谩⑷鹗刻诫U家安德烈勃希伯格駕駛。當?shù)貢r間7日6時51分“太陽驅動”起飛，到16時40分，飛行高度超過了預定的8500米，達到8700米，飛機在這一高度上為蓄電池充電，以備夜航?！疤栻寗印币碚归L度為63.4米，上面安裝有1.2萬對太陽能電池板，為飛機上總重達400公斤的4個蓄電池充電?！疤栻寗印钡拇笮∨c空客A340型飛機相當，而重量只有1600公斤，僅相當于一

5、輛普通小汽車。飛機用超輕碳纖維材料制成，為減輕飛機重量，駕駛基本是機械操縱，沒有使用大量電子設備，甚至連機身都是貼薄膜，沒有涂油漆。太陽能電池產業(yè)在當前的可再生能源日益制約著國際社會經濟發(fā)展瓶頸的嚴峻形勢下正以較快的速度在發(fā)展。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。目前我國太陽能電池產業(yè)除太陽能電池背膜以外其他組件全部實現(xiàn)國產化，太陽能電池背膜(太陽能電池背板膜)起著保護光伏組件中的電池片的作用，具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性。由于太陽能電池背膜作為一類重要的太陽電池組件封裝材料，其技術，門檻要求相當高，加之相關原材料長期受到國外氟化工

6、巨頭的專利技術制約，時至今日其國產化程度極低，造成現(xiàn)在國內太陽電池組件生產商采用的背膜大多是國外進口產品，價格較高且供貨周期不能保證。因此，背膜國產化是中國光伏企業(yè)的必然選擇。用PVDF制備太陽能電池薄膜的工藝難點主要在于PVDF的溫度范圍和拉伸倍率比其他典型樹脂窄得多，更難確定能使其整個加工過程更加穩(wěn)定的生產條件。目前國內有蘇州中來(Jolywood)公司年產3000萬平方米太陽電池背膜于2010年1月破土動工等太陽能電池背膜項目在建，但國內太陽能電池企業(yè)對于背膜氟膜基本依賴進口或者通過涂覆的方式代替。此外，雙向拉伸PVDF薄膜生產成功(中國塑料制品網報道于2009年12月1日)已見報道。美

7、國羅德島州文索基特市(Woonsocket,R.I.)的帕金森科技有限公司(ParkinsonTechnologiesInc.)聯(lián)同美國新澤西州塞羅費爾(Thorofare,N.J.)的蘇威蘇萊克斯公司(SolvaySolexis,Inc.),首次生產了雙向拉伸PVDF薄膜，該薄膜是位于文索基特市(Woonsocket)的帕金森的馬歇爾&威廉姆(ParkinsonsMarshall&Williams)的擠出和取向實驗室設備的一個Solvay項目（具體細節(jié)保密）現(xiàn)就調查收集到得相關資料做如下總結：一、太陽能電池產業(yè)發(fā)展概況（參考中投顧問發(fā)布的2010-2015年中國太陽能電池行業(yè)投資分析及前景預

8、測報告）當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經濟發(fā)展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機構也開始轉向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。全球太陽能電池產業(yè)1994-2004年10年里增長了17倍，太陽能電池生產主要分布在日本、歐洲和美國。2007年全球太陽能電池產量達到3436MW，較2006年增長了56%。2008年全球太陽能電池的生產量提升至6.85GW，也幾乎是倍數(shù)的成長。中國對太陽能電池的研究起步于1958年，目前

9、，中國已成為全球主要的太陽能電池生產國。2007年全國太陽能電池產量為1188MW,2008年的產量繼續(xù)提高，達到了200萬千瓦。2009年中國太陽能電池/模組制造商的產能較2008年倍增，達到&000MW，電池產量超過4,000MW。中國已在生產制造方面取得重要地位，也將成為使用太陽能的大市場。2009年國家陸續(xù)出臺了太陽能屋頂計劃、金太陽工程等諸多補貼扶持政策，在政策的支持下中國有望像美國一樣，會啟動一個巨大的市場。太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可再生能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽

10、能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀末，可再生能源在能源結構中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊。其中中投顧問發(fā)布的2010-2015年中國太陽能電池行業(yè)投資分析及前景預測報告共十一章。首先介紹了太陽能電池的定義、種類、特點、應用領域等，接著分析了國際國內太陽能電池產業(yè)的現(xiàn)狀，然后具體介紹了單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、多元化合物太陽能電池

11、、薄膜太陽能電池的發(fā)展。隨后，報告對太陽能電池行業(yè)做了技術研發(fā)分析、原料市場分析、關聯(lián)產業(yè)發(fā)展分析、投資分析和未來前景趨勢分析，最后分析了國內外太陽能電池重點生產企業(yè)的運營狀況，對太陽能電池行業(yè)有個系統(tǒng)介紹。二、太陽能電池背膜行業(yè)市場狀況、發(fā)展趨勢及國產化進程（一）太陽能電池背膜行業(yè)市場狀況（參考中投顧問2010-2012年太陽能電池背膜行業(yè)市場調研及投資分析預測報告）中國光伏產業(yè)在過去的幾年經歷了告訴增長，但也存在諸如盲目投資、惡性競爭、創(chuàng)新力不足等問題。同時，由于技術的持續(xù)改進和突破，中國光伏產業(yè)正擺脫其高能耗、高污染的形象，展露出較大的發(fā)展?jié)摿Α?009年3月，中國敦煌10MW并網型光伏

12、發(fā)電項目招標中，所有投標都低于2元/KWh，最低標0.69元/KWh，次低標1.09元/KWh，這說明中國光伏企業(yè)已具有相當?shù)膬r格承受能力和競爭力，在降低光伏發(fā)電成本方面很可能走在全球前列。太陽能電池組件封裝材料主要包括玻璃、EVA、膠膜、邊框、背膜、接線盒、硅膠等，目前除背膜意外的其他封裝材料均一再中國光伏產業(yè)實現(xiàn)國產化，大大降低了太陽電池組件單位發(fā)電功率的制造成本。但是，背膜作為一類重要的太陽電池組件封裝材料，其技術，門檻要求相當高，加之相關原材料長期受到國外氟化工巨頭的專利技術制約，時至今日其國產化程度極低，造成現(xiàn)在國內太陽電池組件生產商采用的背膜大多是國外進口產品，價格較高且供貨周期不

13、能保證。因此，從降低太陽能電池組件單位發(fā)電功率的制造成本角度來講，背膜國產化是中國光伏企業(yè)的必然選擇。當前，國內背膜產業(yè)還處于起步發(fā)展階段，其開發(fā)生產企業(yè)多分布于中國大陸長三角地區(qū)，開發(fā)的背膜類型主要有復膠型背膜和涂覆型背膜兩大類。以臺虹、賽伍、樂凱、匯通微代表的背膜企業(yè)主要采取以PVF、PVDF或ETFE等氟膜與PET基材通過膠粘復合而制備復膠型背膜，其氟膜基本依賴進口，背膜制造成本較高。以蘇州中來，哈氟龍、福斯特等為代表的背膜企業(yè)通過以四氟樹脂（PTFE）或三氟氯乙烯樹脂（CTFE）為主體樹脂的涂覆方式與PET基材復合而開發(fā)制備涂覆型背膜，在背膜成本與技術方面具有較大優(yōu)勢。2010-201

14、2年太陽能電池背膜行業(yè)市場調研及投資分析預測報告通過對太陽能背膜行業(yè)的市場現(xiàn)狀進行廣泛、深入地調查研究，并結合國家統(tǒng)計部門權威數(shù)據(jù)，以“數(shù)據(jù)、圖表、觀點”的形式，對太陽能電池背膜行業(yè)2009年的發(fā)展狀況進行了全面總結敘述，報告內同實際太陽能電池背膜行業(yè)的國內外發(fā)展概況、市場規(guī)模、需求和供給、產品價格、市場集中度、競爭格局、用戶需求、產業(yè)鏈上下游、渠道、進出口狀況、重點子行業(yè)、細分地區(qū)等內容以及太陽能電池背膜行業(yè)重點企業(yè)的經營狀況。報告還結合2008-2009年全球金融危機，研究了當前世界經濟形勢和我國擴大內需促發(fā)展、產業(yè)振興規(guī)劃等經濟政策對太陽能電池背膜行業(yè)的發(fā)展影響，最后對2010年以及未來

15、3-5年太陽能電池背膜行業(yè)的發(fā)展趨勢進行了深層次、多角度的分析和論證，并對太陽能電池背膜行業(yè)的營銷、投擲、應對金融危機給出了專家建議。該報告的研究框架全面、嚴謹、分析內容客觀、公正、系統(tǒng)、真實準確地反映了我國太陽能電池背膜行業(yè)的市場發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，是企業(yè)進行市場研究工作時不可或缺的重要參考資料，同時也可作為金融機構進行信貸分析、論證分析、投資分析等研究工作時的參考依據(jù)。（二）太陽能電池背膜行業(yè)發(fā)展趨勢及國產化進程（蘇州中來太陽能新材料技術有限公司太陽電池背膜國產化及其發(fā)展趨勢作者：陳曦覃湘）A、雙面氟材：高品質背膜不可或缺太陽電池背膜主要分為含氟背膜與不含氟背膜兩大類。其中含氟背膜又分

16、雙面含氟（如TPT）與單面含氟（如TPE）兩種；而不含氟的背膜則多通過膠粘劑將多層PET膠粘復合而成。目前，商用晶硅太陽電池組件的使用要求為25年，而背膜作為直接與外環(huán)境大面積接觸的光伏封裝材料，其應具備卓越的耐長期老化（濕熱、干熱、紫外）、耐電氣絕緣、水蒸氣阻隔等性能。因此，如果背膜在耐老化、耐絕緣、耐水氣等方面無法滿足太陽電池組件25年的環(huán)境考驗，最終將導致太陽電池的可靠性、穩(wěn)定性與耐久性無法得到保障，使太陽電池板在普通氣候環(huán)境下使用810年或在特殊環(huán)境狀況（高原、海島、濕地等）下使用58年即出現(xiàn)脫層、龜裂、起泡、黃變等不良，造成電池模塊脫落、電池片滑移、電池有效輸出功率降低等不良，更危險

17、的是電池組件會在較低電壓和電流值的情況下出現(xiàn)電打弧現(xiàn)象，引起電池組件燃燒并促發(fā)火災，造成人員安全損害和財產損失。研究表明，PET分子主鏈中含有大量的酯基，與水具有很好的親和性，容易產生水增塑，同時即使微量的水分也會導致分子主鏈的降解。PET在濕熱老化過程中老化性能的變化受三個因素影響：結晶度、水增塑、水解,各因素自始至終都在起作用,不同的環(huán)境和不同的階段內各種不同因素起主導作用。老化初期，結晶為主導因素,它增加楊氏模量、最大拉伸應力,但使材料變脆,降低沖擊強度，然后水增塑成為主要因素,它使材料韌性增加,但是很快水解反應上升為主要因素,它引起PET大分子鏈斷裂，分子量下降，從而引起機械性能的破壞

18、。而溫度的升高則會使上述過程明顯加快，因此水和熱是導致PET物理機械性能急劇下降的主要原因。此外，紫外輻射也會使PET的分子量、強伸度大幅度下降,結晶度有所提高,從而使材料脆化。因此，通過膠粘劑將多層PET膠粘復合而成的不含氟背膜從材料本身特性上就無法滿足商用晶硅太陽電池組件25年的濕熱、干熱、紫外等環(huán)境考驗與使用要求，也就很難適合用于晶硅太陽電池組件的封裝。含氟背膜表面的氟材料由于氟元素電負性大，范德華半徑小，碳氟鍵鍵能極強（高達485KJ/mol）,且其獨特的氟化鏈整體結構中的螺旋形棒狀分子緊密、剛硬、表面平滑，使得氟樹脂的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學藥品性等各項性能均十分優(yōu)越。氟樹

19、脂的優(yōu)異特性使得含氟材料（氟膜或氟碳涂料）具有優(yōu)異的耐侯性能，可保障長期戶外使用的可靠性。作為對外部環(huán)境與太陽電池內部起阻隔作用的背膜，其與外部接觸的空氣面以及與EVA結合的粘結面（光照面）遭受著主要的老化作用。然而，由于目前背膜開發(fā)生產企業(yè)考慮到雙面含氟材料給整個背膜生產造成的成本壓力，廠商采用了EVA材料（或其他烯烴聚合物）替代雙面含氟的TPT結構背膜中EVA粘結面（光照面）的氟材料，從而出現(xiàn)了單面含氟的TPE結構的背膜。此類TPE結構的背膜在與組件封裝用EVA膠膜粘結后，由于其光照面無含氟材料對背膜的PET主體基材進行有效保護，組件安裝后背膜無法經受長期的紫外老化考驗，在幾年之內組件就會

20、出現(xiàn)背膜黃變、脆化老化等不良現(xiàn)象，嚴重影響組件的長期發(fā)電效能，因此單面含氟的TPE結構的背膜是不適用于晶硅太陽電池組件的封裝使用的。B、涂覆型背膜：背膜材料發(fā)展趨勢目前，主流的太陽電池背膜多為雙面含氟的復膠型背膜和涂覆型背膜。復膠型太陽電池背膜（TPT、KPK等）多是以歐美一些氟化工企業(yè)開發(fā)的PVF或PVDF等氟膜通過膠粘劑與PET基材粘結復合而成。復膠型背膜由于其內部PET基材兩面存在膠粘劑，而膠粘劑的質量水準不一，加之復合工藝良莠不齊，在電池組件戶外長期使用過程中復合型背膜受濕度與溫度雙重因素的綜合影響，易發(fā)生粘結膠層水解等損害，最終導致氟膜（PVF或PVDF等）與PET基材的層間剝離，難

21、以滿足電池組件長期的可靠性要求。同時，由于制造專利技術制約和氟膜表面的親水性改性處理技術等原因，目前PVF和PVDF等氟膜產品還沒有在中國實現(xiàn)國產化。因此，采用PVF或PVDF等氟膜開發(fā)生產雙面含氟太陽電池背膜的中國企業(yè)長期受制于外國氟膜制造商，其背膜制造成本居高不下，且適用于氟膜與PET粘結的高品質膠粘劑多為國外極少數(shù)廠商技術壟斷，很難進口。而國內一些背膜生產企業(yè)只能采用一些普通的聚氨酯、環(huán)氧或丙烯酸類膠粘劑，這些膠粘劑容易老化，在性能上無法滿足25年的耐久性要求。鑒于復膠型太陽電池背膜用氟膜未實現(xiàn)國產化的現(xiàn)實情況和背膜內部復合用膠粘劑難以經受組件戶外長期使用過程中濕熱老化的考驗，開發(fā)一類不

22、使用膠粘劑的、具有較高一體化程度和具有優(yōu)異長期耐候性能的低成本的高品質背膜產品，是目前背膜開發(fā)與技術發(fā)展的方向和趨勢。氟碳涂料經過幾十年的快速發(fā)展，在建筑、化學工業(yè)、電器電子工業(yè)、機械工業(yè)、航空航天產業(yè)、家庭用品的各個領域得到廣泛應用，成為繼丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有機硅涂料等高性能涂料之后，綜合性能最高的涂料品種。目前，應用比較廣泛的氟樹脂涂料主要有PVDF、CTFE、PTFE三大類型，我國也是繼美國、日本之后第三個擁有氟碳涂料合成技術并實現(xiàn)產業(yè)化的國家。以氟樹脂跨國企業(yè)（如日本旭硝子、大金和法國阿科瑪?shù)?）開發(fā)生產的PVDF、CTFE、PTFE樹脂為主體樹脂制備的氟碳涂料，廣泛應用于橋梁、

23、大廈、鐵路、通信設施的表面防護上，并經受了40年以上的戶外嚴酷考驗，表現(xiàn)出極佳的耐候性能。同時，目前包括低溫等離子體改性技術、輻照改性技術、真空等離子體化學接枝技術在內的材料表面改性技術已較為成熟。因此，將氟碳涂料、PET表面改性技術、氟涂層表面改性技術等應用于太陽電池背膜的開發(fā)，從而實現(xiàn)不使用膠粘劑并具有優(yōu)異長期耐候性能的低成本高品質涂覆型背膜產品是完全可行的，也是今后背膜材料發(fā)展和國產化的必由之路。C、背膜國產化進程：加速推進當前，國內背膜產業(yè)還處于起步發(fā)展階段，其開發(fā)生產企業(yè)多分布于中國大陸長三角地區(qū)，開發(fā)的背膜類型主要有復膠型背膜和涂覆型背膜兩大類。以臺虹、賽伍、樂凱、匯通為代表的背膜

24、企業(yè)主要采取以PVF、PVDF或ETFE等氟膜與PET基材通過膠粘劑粘結復合而制備復膠型背膜，其氟膜基本依賴進口，背膜制造成本較高。以蘇州中來、哈氟龍、福斯特等為代表的背膜企業(yè)通過以四氟樹脂（PTFE）或三氟氯乙烯樹脂（CTFE）為主體樹脂的涂料采取涂覆方式與PET基材復合而開發(fā)制備涂覆型背膜，在背膜成本與技術方面具有較大優(yōu)勢。由于國內復膠型背膜制造企業(yè)在主要原材料和核心技術方面不具備成本和質量的優(yōu)勢，造成產品整體的核心競爭力與利潤空間較低。而蘇州中來公司（Jolywood）通過自主研發(fā)，在PET表面和四氟涂層（FFC）表面分別采取全球首創(chuàng)的等離子體硅鈦化處理技術和等離子體氟硅氧烷化處理技術，

25、顯著增加了PET和FFC的表面能和活性化學基團數(shù)量，使PET與FFC之間、FFC與EVA之間不但具有物理吸附，還產生化學分子的接枝，使得FFC氟涂層與PET結合力超強，與EVA的粘結力大幅度提高，經過85C*85%RH2000小時老化測試它們之間不分層不脫層。目前，蘇州中來四氟型太陽電池背膜已通過了TUV、SGS、UL等國際認證，并在國內外光伏企業(yè)得到廣泛應用。隨著世界經濟形勢的整體向好，中國和世界光伏產業(yè)將迎來新的高速發(fā)展期。同時，2010年歐洲光伏政策的調整和中國國內光伏應用市場的啟動使太陽電池組件降低成本勢在必行，我們有理由相信在未來12年內，中國光伏產業(yè)將實現(xiàn)封裝背膜的國產化，這也將同

26、時從真正意義上實現(xiàn)太陽電池組件應用材料的完全國產化。三、不同結構太陽能電池背板的比較（參考不同結構太陽能電池背板的比較上海海優(yōu)威電子技術有限公司李民）現(xiàn)在常用的太陽能電池背板有TPT,TEP,BBF幾種結構，但是TPT的用量最大，目前國產的質量還不太過關，大部分依靠進口。價格從80150/平米不等通常的太陽能電池背膜是由EVA等粘合劑將TPT（PVF和PET的三層膜結構）粘接在太陽能電池板上，起到保護電池內部作用。因為特殊要求，該膜需要良好的力學強度，電學特性，良好的耐候性和對光有良好的遮蔽功能。隨著太陽能產業(yè)的發(fā)展，各種相關部件也越來越多的成為業(yè)界熱議的話題。在太陽能電池組件中背板一直是除硅

27、片以外最重要的材料。各個背板供應商推出了不同結構的背板，給太陽能電池組件廠帶來了如何選擇的問題。不同結構背板的使用了不同的材料，性能也各有千秋。針對太陽能電池的不同要求，了解清楚各種背板的優(yōu)缺點是非常重要的。各種結構的背板：背板可以按是否使用氟材料和如何使用氟材料而大致分為雙層氟薄膜結構、單層氟薄膜結構、無氟結構。下表是目前市場常見的背板的結構、供應商和是否有專利保護的情況。氟材料結構生產商是否有專利保護*雙層氟薄膜結構PVF/PET/PVFIsovolta/Krempel/臺虹等無PVF/PET/PVF/Primer*Krempel等未查到PVDF/PET/PVDFKrempel/海優(yōu)威/賽

28、伍等部分有專利保護PVDF/PET/PVDF/PO*東洋鋁業(yè)未查到ECTFE/PET/ECTFEHoneywell有專利保護單層氟薄膜結構PVF/PET/EVAMadico/帆度有專利保護PVDF/PET/PO海優(yōu)威有專利保護PVDF/SiOx-PET/PET/PO東洋鋁業(yè)部分有專利限制THV/PET/EVA3M有專利保護氟碳涂料結構FEVE/PET/FEVE哈氟龍等未查到X/PET/X*國產未查到無氟結構PET/PET/PODNP等未查到PET/PET凸版等未查到PET/PO國產未查到注：*是否有專利保護：沒有專利保護或產品結構已在相關文獻、會議上公開有專利保護：已受專利保護，除該供應商外其

29、它公司不能生產部分專利保護：包含的結構中某些結構已被申請專利保護未查到：在國內的專利檢索中未能查到是否有專利已申請*Primer：底漆或底涂*PO：Polyolefin,指各類聚烯烴，包括聚乙烯、聚丙烯和其共聚物或合金*：部分國產背板無法說明或不愿說明其所采用的氟塑料的實際成分、分子式，所以無法判斷其是否使用氟塑料。雙層氟薄膜結構的背板：PVF/PET/PVF和PVF/PET/PVF/Primer結構最為常見，即為TPT結構。目前所有其它結構的背板均以此結構為比較的樣板，并以其數(shù)據(jù)為標準數(shù)據(jù)。沒有處理過的PVF和EVA的粘接力一般在23-25牛頓/厘米，而合適的表面處理后能達到60牛頓以上。P

30、rimer指底涂，用以增強背板和EVA的粘接性。但要注意的是部分底涂在紫外線照射下會黃變，而被誤以為是EVA的黃變。該結構的背板由于在太陽能電池發(fā)展的早期大量的見于會議和各種論文集，所以該結構沒有專利保護。任何有專門技術的工廠，均能生產該結構的背板。東洋鋁業(yè)和海優(yōu)威使用的PVDF薄膜均為單層結構，耐候性好，對水氣的阻隔能力非常強。而有些公司使用的PVDF薄膜其實為PVDF和PMMA或PMMA/PVDF合金的復合膜。由于PVDF的密度是PVF的1.3-1.4倍，在分子結構上多一個氟原子，所以比PVF更致密、更耐候、阻隔性更好。純PVDF薄膜的透水率只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右，所以通常情

31、況下使用PVDF薄膜的厚度可以比PVF薄。但如果在PVDF中加入大量的PMMA后，水氣滲透率會大幅上升。東洋鋁業(yè)生產的PVDF/PET/PVDF/PO結構中的PO（聚烯烴）層的目的是為了增加對EVA的粘接。海優(yōu)威的PVDF表面已做過表面處理，與EVA的粘接效果良好。在上述5中結構中，ECTFE的水氣阻隔能力是最強的，但成本也最高。單層氟薄膜結構的背板：由于在雙層氟薄膜結構的背板中朝向電池片一側的氟材料不接觸外界，所需的耐候性要求不高，所以可以使用其它更便宜的材料替代。美國的Madico公司和3M公司選擇使用EVA替代一層氟塑料。Madico公司是最早開發(fā)出此結構：以PVF為耐候層、另一層使用E

32、VAOMadico將該結構在多年前即申請了專利。國內某些公司開發(fā)類似的產品時，如使用PVF薄膜就應注意是否侵權。3M的結構中EVA厚度較厚，所以背板比較軟。東洋鋁業(yè)和海優(yōu)威公司選擇使用聚烯烴替代一層氟塑料。東洋鋁業(yè)的背板在結構中加入了真空濺射氧化硅的PET層以增強背板的隔水性。但由于PVDF薄膜本身的隔水性就非常優(yōu)異，所以該層結構有性能過剩之嫌。海優(yōu)威公司生產的背板中有一款產品的聚烯烴層熔融溫度大于140r。需要加熱背板以達到預先收縮的太陽能組件廠可以使用該款產品替代雙層氟薄膜的背板以降低成本。海優(yōu)威已將該結構和使用聚烯烴替代一層PVDF的結構申請專利保護。使用單層結構背板的電池組件廠應注意一

33、般背板廠商在聚烯烴中是否加入抗黃變添加劑。如果不加，該層聚烯烴在紫外線照射下非常容易黃變。盡管這種黃變基本不影響電池片的效率，對電池組件的外觀不利。氟碳涂料：由于早期杜邦公司不對中國國內的工廠銷售PVF薄膜，所以國內的一些機構嘗試使用氟碳涂料替代PVF薄膜生產背板的方法。通常所說的四氟材料聚四氟乙烯（PTFE）的涂料和PVDF的涂料均要高溫燒結，并不適合使用在熔融溫度只有250-260C的PET薄膜上。一些號稱能室溫成膜的氟碳涂料大量使用了環(huán)氧樹脂或氟原子被接枝在支鏈上，所以并沒有非常好的耐候性。目前真正能室溫固化的氟碳涂料只有FEVE涂料，但也應仔細考察其在PET表面能否真正成為完整的膜結構

34、以及漆膜是否會在運輸和使用中開裂。無氟結構：無氟結構的背板的主要生產商均為日本公司，意大利某公司目前也在推廣類似產品。前幾年在背板緊缺時期，由于無法采購到使用氟薄膜的背板，國內使用較多的無氟的背板。無氟結構的背板中最為關鍵的材料是最外層的抗水解PET薄膜。PET是聚酯，因有苯環(huán)結構而有較好的抗紫外線能力，但因有酯基而非常容易水解以至喪失性能。日本公司背板的外層均使用抗水解的PET,一般厚度為50“。所謂抗水解是通過提高PET的分子量或添加助劑，使聚酯分子鏈兩端殘余的羧酸基被封閉而減慢其水解的速度。羧酸基是造成水解的主要因素。酯基由羧酸基和醇基反應得到，此反應是可逆反應，羧酸基又對反應起催化作用

35、。由于在水解過程中羧酸基的含量會越來越多，所以一旦起封閉作用的添加劑消耗完畢，水解速度會快速上升使PET的分子鏈斷裂而喪失物理性能?？顾釶ET薄膜必須保證在1000小時的高溫高濕老化后的性能仍能滿足背板的基本性能。無氟結構的背板的朝電池片的一側，有些公司使用PET、有些公司使用聚烯烴。如使用PET，其和EVA的粘接力一般在30牛頓/厘米以下。如要提高粘接力，需要對PET進行處理，最好使用底涂。如使用聚烯烴，和EVA的粘接力一般能達到60牛頓以上。國內一些工廠生產的普通PET薄膜和聚烯烴復合的背板，基本沒有耐候性，室外使用中PET會迅速降解，只能使用于玩具等產品上。如使用在太陽能電池板上，將存

36、在非常大的質量風險。其它結構：在國際上，許多個人和公司申請了大量的背板專利。有的是使用PBT、PTT、PEN、PC替代背板的PET,目的是增加阻隔性或提高耐候性。有的使用不同的氧化物（AlxOy、SiOx）的、不同的沉積方法（物理法、化學法）制成的PET薄膜，以進一步提高背板的水氣阻隔性。還有一些公司嘗試在背板中使用聚酰亞胺薄膜、液晶高分子薄膜，以達到一些特殊的目的。更有的公司開發(fā)了使用氟塑料和PP或PE直接復合的背板，以達到節(jié)省成本的目的。但以上的各種背板目前還未成為主流產品，太陽能組件廠主要使用的還是前述的雙層氟薄膜背板、單層氟薄膜背板和無氟結構的背板。結論：隨著太陽能電池的越來越的被使用

37、，如何降低背板的成本將成為一個大的趨勢。各種新結構的背板將更多的出現(xiàn)在市場上，這將給廣大的組件廠商更多的選擇余地和降低成本的機會，也將進一步推進太陽能電池使用的普及。四、太陽能電池背膜使用的各種氟塑料的比較（參考太陽能電池背膜使用的各種氟塑料的比較上海海優(yōu)威電子技術有限公司李民）本部分比較了已經商品化的太陽能電池背板中使用的各種氟材料的性能，各種氟塑料按其耐候性能均能滿足太陽能電池背板對耐候的要求。使用氟塑料薄膜比使用氟碳涂料在制造背板的工藝上更容易保證太陽能電池背板的質量。綜合考慮，PVF薄膜和PVDF薄膜最合適做太陽能電池背板的耐候層。隨著太陽能產業(yè)的發(fā)展，各種相關部件也越來越多的成為業(yè)界

38、熱議的話題。在太陽能電池組件中封裝材料一直是除硅片以外最重要的材料，封裝材料包括玻璃、膠膜、背板、鋁框和硅膠。其中由于背板的主要材料一直為外國公司所壟斷，在07、08年一度供不應求，所以背板也是最為引人關注的封裝材料。常用的背板可以分為TPT、TPE、全PET和PET/聚烯烴結構。其中T指美國杜邦公司的聚氟乙烯（PVF）薄膜，其商品名為Tedlar。P指雙向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜，即PET薄膜，又名聚酯薄膜或滌綸薄膜。E指乙烯-醋酸乙烯樹脂EVA。聚烯烴指各種以碳碳結構為主鏈的塑料。在各個注明的結構層之間使用合適的膠粘接復合而成太陽能電池背板。氟塑料薄膜在背板上的使用：要講清楚太陽能電

39、池背板的性能，就必須首先清楚各種氟材料的性能。目前最多使用的氟塑料薄膜為PVF薄膜。國際上生產PVF的供應商非常少，除美國杜邦公司外，有報道中國的藍天環(huán)保和晨光化工院都有小批量生產。杜邦發(fā)明PVF后一直未能找到大規(guī)模的用途，糾其原因：一方面其綜合性能如化學穩(wěn)定性、阻水性、熱穩(wěn)定性等均不如其它氟塑料；另一方面PVF加工非常麻煩，其熔點和分解點非常接近，擠出成膜時需要添加潛溶劑或共聚改性，這給膜質量的控制和溶劑的回收都帶來了很高的要求。在太陽能電池背板大量使用前，PVF主要是推廣領域是鋁合金建材保護、農藥包裝涂料等。由于杜邦公司最早將其推廣使用在太陽能電池的背板保護上，隨近幾年太陽能電池組件需求的

40、猛增，Tedlar的需求也隨之猛增，以至供不應求。由于PVF的供應商很少，許多公司爭相使用其它氟材料薄膜來替代PVF薄膜。目前已經商品化的背板使用的氟塑料薄膜有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚三氟氯乙烯（ECTFE）、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）。幾種氟塑料的結構如下表。表1常用背板氟塑料結構簡稱化學名分子結構式主要背板供應商PVF聚氟乙烯-(CH2-CHF)n-Isovolta、Madico、KrempelPVDF聚偏氟乙烯(CH2-CF2)n-東洋鋁業(yè)、KrempelECTFE三氟氯乙烯-乙烯共-(CH2-CH2)n-Honeywell聚物(CFCl-CF2)m-THV四氟乙烯-

41、六氟丙烯(CF2-CF2)n-(CF3M-偏氟乙烯共聚物(CF3)-CF2)m-(THV)(CH2-CF2)o-PVF供應商已前述，PVDF的供應商在國內有上海三愛富、浙江巨化、山東東岳化工和江蘇梅蘭等，國際上歐洲的阿克瑪、蘇威和日本的大金、吳羽等。ECTFE的供應商有歐洲的蘇威。THV的供應商有美國的Dyneon。目前使用這四種氟塑料薄膜的背板，除ECTFE比較少外，其它種類的背板在中國均有用戶使用，特別是以Isovolta和Madico為主的PVF類的背板和以東洋鋁業(yè)為主的PVDF類背板在中國有大量的用戶。此外日本旭硝子公司在推廣其生產的ETFE薄膜以應用到背板上，但因未有成型的背板報道，

42、所以本文不與討論。從實際使用情況看，前述的四種氟塑料性能均能滿足太陽能電池背板對耐候性的要求。以下是四種材料的基本物理性能和詳細討論。表2太陽能電池背板常用氟塑料基本性能熔點C密度克/立方厘米分解點C阻燃性氧指數(shù)/UL94PVF190-2301.422041/HB*PVDF165-1701.84-1.8835043/V0*ECTFE235-2451.63-1.73未查到數(shù)據(jù)52/V0*THV120-185*1.95-2.04未查到數(shù)據(jù)65-75/V0*引自3M公司BBF介紹*含氟功能材料張永明等編著*因組分的不同配比而熔點不同各個氟塑料薄膜對水汽的阻隔能力不同，其中以ECTFE為最優(yōu)。使用同樣

43、厚度為100Mm的膜，在40C、95%的濕度下，PVF的水汽透過率超過10-20克/天平方米，PVDF的水汽透過率為2克左右，而常用的PET不超過10克。當氟塑料薄膜和PET薄膜復合成背板后，多數(shù)供應商都聲稱其背板的水汽阻隔性能小于2克。聚氟乙烯（PVF）薄膜：如上所述，PVF薄膜加工非常麻煩，在加工中需要加入較大偶極矩的試劑作為潛溶劑。所謂潛溶劑指在室溫下對PVF沒有任何溶解能力，但100C以上可以部分溶解PVF的試劑。在制造PVF薄膜時將含潛溶劑的PVF擠出到不銹鋼板上，然后揮發(fā)掉溶劑得到PVF薄膜。由于PVF薄膜的制造工藝的特殊性，其薄膜表面有較多的針孔，PVF薄膜是上述四種氟塑料中水汽

44、阻隔能力最差的。由于PVF薄膜針孔的存在和材料本身含氟量最小，所以PVF薄膜需要較厚的厚度來保證其性能。但是PVF是所有氟材料中成本最低的，考慮太陽能電池將來的大規(guī)模使用，其仍是一種非常合適的材料。杜邦公司的Tedlar是最廣泛使用的PVF薄膜，其有第一代和第二代之分。從實際使用情況而言，第一代產品質量更好一些。其厚度在30pm左右，目前較多供應歐美市場。第二代產品成本低一些，厚度為25mm,表面有肉眼可見的針孔，供應亞洲市場較多。具悉杜邦公司已有第三代產品，并授權某日本公司使用，但目前市場上還未見成熟產品推廣。浙江藍天環(huán)保有規(guī)?；aPVF薄膜的計劃，目前市場上還未看到以其產品生產的背板。聚

45、偏氟乙烯（PVDF）薄膜：PVDF是使用量第二大的氟塑料，品種完善，供應商眾多。其熔點和分解點相差大，可以使用熱塑性塑料加工方法進行加工。無論從世界范圍內的供應量、加工適應性還是耐候性、阻隔性而言，其都是最合適的太陽能電池背板耐候材料。同樣厚度的PVDF薄膜的透濕性大約只有PVF薄膜的十分之一。由于其含氟量高，耐候非常優(yōu)異。蘇威公司PVDF1008制成的薄膜，經使用各種老化手段（見下表）測試后，各項性能指標均無明顯變化。由于PVDF的出色耐候性，日本吳羽公司甚至推出結構為PVDF/PMMA復合膜以替代PVF和PVDF薄膜作為太陽能電池背板的耐候層，其表層PVDF的厚度只有4pm。表3蘇威公司P

46、VDF各種老化實驗測試方法測試方法說明時間Wether-O-Meter峰值390nm、富含330到430nm紫外線的碳弧燈，60C7200小時Q-UV4小時60C紫外線照射、4小時40C水霧組成的循環(huán)實驗5000小時加速自然老化EMMAQUA(ASTM838)1年自然老化美國亞利桑那和佛羅利達9年PVDF制膜較成熟的是使用吹膜的方法。阿克瑪公司專門有吹膜的高融體強度的PVDF級別，按其報道能吹出5“m厚度的薄膜。PVDF中常加入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作為增塑劑以提高其成膜性，加入PMMA后的PVDF的在熔融狀態(tài)下更容易成膜。國內的一些高校如北化工等在這方面做了較多的研究。但加入PMMA后

47、會影響薄膜的抗老化性能。澳大利亞Leoben大學對采用不同氟塑料薄膜的背板老化后進行比較，發(fā)現(xiàn)含PMMA（10-20%）的PVDF薄膜1000至2000小時濕熱老化后薄膜破損嚴重。某歐洲公司在中國大力推廣其生產的PVDF薄膜以期應用于太陽能電池背板中，國內有多家背板公司和一些太陽能組件工廠嘗試使用。盡管其提供的數(shù)據(jù)表明耐候性良好，但紅外圖譜發(fā)現(xiàn)其薄膜含有大量的PMMA的成分。該薄膜為三層結構，中間層PMMA-PVDF合金中的PMMA含量甚至大大超過PVDF含量，所以其實際耐候性如何需要時間考驗。海優(yōu)威公司使用與歐洲某化學品公司開發(fā)的太陽能電池背板用PVDF薄膜生產背板。該PVDF薄膜由PVDF

48、、無機顏料和功能性添加劑組成，為單層結構。整個薄膜內外材料均一，白色薄膜能百分之百遮蔽紫外線。經2000小時的紫外老化測試，薄膜性能下降忽略不計，完全滿足了背板對氟塑料薄膜的要求。三氟氯乙烯-乙烯共聚物（ECTFE）和四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）：ECTFE由杜邦公司在1946年開發(fā)成功，目前商品化的產品只有蘇威公司提供。ECTFE由CTFE和乙烯的50%：50%的交替共聚物。其有典型的氟塑料的性能-耐化學腐蝕，沒有一種溶劑在120C下能侵蝕ECTFE或使其應力開裂。高耐候性和阻隔性，ECTFE的阻隔性比其它氟塑料更好。從這兩個方面而言，在商品化的背板中ECTFE是最好的耐候層

49、的材料。THV是美國Dyneon公司在20世紀80年代開發(fā)，目前也只有其生產。其是目前商品化最柔軟的氟塑料，當和其它材料復合成多層結構時，其優(yōu)異的柔韌性非常突出。另一個重要的特點是THV本身容易粘接，無須表面處理就能和其它材料粘接，這對生產背板的復合工藝和用硅膠粘貼接線盒而言都十分重要。綜合而論，在一些對背板要求柔軟的場合，THV的背板比任何其它材料都更合適。氟碳涂料：由于前幾年太陽能電池背板需求旺盛，國外公司均不對中國供應氟塑料薄膜，所以國內開發(fā)了其它國家沒有的使用涂料的背板。該類背板的設計思路是使用氟炭涂料涂布到PET薄膜上以替代氟塑料薄膜。目前國內較多作為涂覆材料的有四氟的PTFE（聚四

50、氟乙烯，即塑料王）、PVDF、FEVE。PTFE結構為-（CF2-CF2）n-含有四個氟原子。涂料為乳液，可以使用常用的涂布工藝涂覆于需要保護的材料上，但其在90C烘干后必須再經過370-400C下燒結才能形成完整的氟涂膜，不經燒結的涂層沒有使用價值。由于其工藝的要求和背板使用熔點在280C的PET薄膜作為骨架層，所以以四氟PTFE為組分的涂料在背板領域沒有使用價值。PVDF氟塑料涂料是使用最廣泛的含氟涂料，其戶外使用壽命超過30年無需保養(yǎng)已經使用在北京機場、東方明珠等建筑上。有機溶劑型的PVDF涂料性能優(yōu)異，是目前主要使用的建筑涂料，一般使用預涂工藝。但其含有揮發(fā)性化合物（VOC）不環(huán)保，涂

51、料需要高溫烘烤浪費能源，用量已經開始萎縮。目前有公司開發(fā)環(huán)境友好的PVDF涂料，但性能仍無法和溶劑型的涂料相當。FEVE是氟乙烯（四氟乙烯或三氟氯乙烯）與乙烯基醚的共聚物由日本的旭硝子公司發(fā)明并實現(xiàn)商業(yè)化。其是唯一一種真正能在常溫下固化的氟塑料。表4氟乙烯-乙烯基醚涂料（FEVE）與聚偏氟乙烯涂料（PVDF）的比較氟乙烯-乙烯基醚涂料（FEVE）聚偏氟乙烯涂料（PVDF）涂料類型溶液懸浮乳液固化溫度室溫（約23C）高溫（250C）耐候性優(yōu)秀優(yōu)秀重涂性優(yōu)秀差除日本旭硝子公司，國內一些公司也開發(fā)出相應的FEVE涂料。按其提供的資料顯示，白漆經5000小時人工老化（檢驗方法：GB/T1865-199

52、7）后，漆膜完整，未出現(xiàn)粉化、開裂、起泡、脫落等現(xiàn)象，僅出現(xiàn)輕微變色、失光。含氟聚氨酯、含氟丙烯酸酯也能作為含氟涂料使用，但因國內未有公司聲明使用這些涂料在太陽能電池的背板上，所以在此不做討論。選擇合適的氟碳涂料涂布在PET薄膜上可以使用常用的涂布機，但與使用氟塑料薄膜，氟碳涂料的使用引申出其它需要考慮的問題：1、和PET的粘接性。如果涂料在PET表面不能形成完整的薄膜，一旦開裂，涂料就會從PET表面脫落或水汽滲入而失去保護作用。氟塑料薄膜自然成膜，與PET粘接后，即使在使用中有部分脫膠，表面的薄膜仍然完整，仍能保護內部的PET層。2、如何使如何避免針孔。涂料在涂布過程中非常容易形成針孔而使水

53、汽阻隔能力下降。氟塑料薄膜的表面針孔少，特別是PVDF、ECTFE和THV薄膜表面基本幾乎沒有針孔。3、如何控制層間附著。避免針孔的一個辦法是多次涂布，但帶來了每層氟涂層相互間的附著問題。氟材料表面有不粘性，氟涂料一旦成膜后，再次涂布變得非常困難。氟塑料薄膜是一次成型，為一體結構，沒有層間附著力問題。4、開裂問題。由于常用的氟涂料主要使用在建筑上，而背板需要成卷運輸，氟涂料在PET表面長時間成卷是否會導致隱性開裂也是一個必須考慮的問題。氟塑料薄膜有一定的延展性，成卷不會導致開裂。5、氟涂料一般使用溶劑型，溶劑對PET薄膜的侵蝕是否造成潛在的質量因素需要時間考察。粘接氟塑料薄膜和PET薄膜使用的

54、粘接劑一般使用無毒無害的乙酸乙酯作為溶劑，其對PET薄膜沒有腐蝕性。如要使用氟碳涂料制成的背板，需要慎重考核其各項性能，目前還沒有國外的任何公司宣稱開始使用涂料生產背板。有上面的資料可以看出四氟的PTFE和兩氟的PVDF按目前的工藝水平均均不合適在背板上使用，即使是FEVE是否合適還需要長時間的可靠性實驗來驗證。結論：綜上所述，只要選擇合適的材料和使用工藝，各種氟塑料本身的耐候性能均能滿足太陽能電池背板對耐候性的要求。在實際使用中，應更多的考察氟塑料的其它性能，比如粘合性、和背板中其它材料的匹配性等。使用氟塑料薄膜比使用氟碳涂料在背板生產工藝上上更容易做到質量可靠。綜合考慮產品性能和供應量，P

55、VF薄膜和PVDF薄膜應為最合適的太陽能電池背板耐候材料。五、薄膜用聚偏氟乙烯(PVDF)相關知識探討聚偏氟乙烯(PVDF)的結構和形態(tài)：聚偏氟乙烯poly(vinylidenefluoride)，通常簡寫為PVDF，結構簡式為：一CF2-CH2-n。聚偏氟乙烯的分子量約為lO一100萬，含氟量59%，是一種透明或半透明的多晶型結晶聚合物，結晶度約為50%，密度175一1.78g/cm3，折射率1.42,吸水0.04%。PVDF膜具有化學穩(wěn)定性、良好的物理機械性能、耐磨性強、摩擦系數(shù)小、耐紫外線和輻射、介電性和壓電性卓越。此外，PVDF還有不燃燒、發(fā)煙少的特性。PVDF膜的使用溫度范圍為一50

56、150C。厚25pm平膜的透光率(ASTMD1003)為94%，厚100pm平膜透光率為93%，厚25pm管形膜透光率為91%。PVDF膜能透過紫外線耐波長300nm的紫外輻射。165C空氣老化25000h后，膜的拉伸強度和拉伸屈服極限的變化率不大于10%。PVDF膜有中等程度的氣體滲透性。單軸拉伸的條件和加工溫度對膜吸收和轉移氣體的能力有影響。聚偏氟乙烯分子鏈的構象：PVDF的分子鏈有三種構象，即TT構象（也稱全反式構象），TGTG構象和TTTGTTTTG構象。TT構象的全部偶極方向都垂直于鏈軸，故TT構象是極性最高的構象（7.OX10-30cm/重復單元）。TGTG構象也是極性構象，因偶極

57、與分子鏈軸傾斜，所以垂直于鏈軸的凈偶極距為4X10-30cm/重復單元。而平行于鏈軸的凈偶極距為3.4X10-30cm/重復單元。TTTGTTTTG構象也有與相近的偶極矩值。聚偏氟乙烯的結晶結構和形態(tài)：聚偏氟乙烯是一種結晶聚合物。在這種聚合物中，至少存在四種晶相，即a、0、丫和&相，其中僅a相，是PVDF最常見的晶相。這些晶相是由PVDF在適當條件下結晶產生。聚偏氟乙烯a相屬于單斜晶系，結晶密度為1.92g/cm3。在a晶相中它的主鏈具有TGTG構象的螺旋結構，這種構象是已知的多種晶型中主鏈勢能最低的構象。a晶胞是由兩條分子鏈的四個單體單元構成。由于晶胞中兩個分子的偶極矩在相反的方向取向，晶胞

58、的凈偶極矩為零。即分子鏈堆積成反極性的晶胞，所以a晶胞是非極性的。聚偏氟乙烯0相屬于正交晶系，結晶密度為1.97g/cm3，它是PVDF四種晶相中最重要的一種，因為它與PVDF的壓電性和熱電性密切相關，故引起人們的廣泛關注.在通常情況下，0相不能從聚偏氟乙烯熔體直接獲得，而是通過拉伸變形、或高場極化，由！相經固相轉變獲得。在0晶相中，晶胞是由兩個全反式鏈的兩個單體單元構成，不僅單體單元中的偶極矩是平行的，而且晶胞中兩個分子的偶極矩也是平行的，因而PVDF的0晶相是極性的，具有壓電性和熱電性。另外p晶相沿三個晶胞軸方向有強烈的各向異性，這種各相異性在高壓下會大大減小。由于0晶相的分子鏈是全反式構

59、象，所以Lando等人認為沿分子鏈方向的氟原子是密集堆積。Gal.perin則建議為了消除氟原子的擁擠，一CF2基團可以向鋸齒平面的左或右偏離，這種偏離服從于統(tǒng)計學規(guī)律。TTTGTTTTG構象。這種晶格可以通過試樣的拉伸，溶液結晶，高壓下熔體結晶或a相的退火來獲得。關于Y晶相結晶結構的解釋是令人感興趣的。Natta等首先提出PVDF第三個晶相的存在。以后許多作者陸續(xù)報道了0相的存在，并測定了它的晶胞參數(shù)（盡管參數(shù)各單斜晶胞）檢測這種晶相的電子衍射圖，確定其為單斜晶系。聚偏氟乙烯6相是高電場極化時a相向0相轉化過程的中間相可以通過a相在高壓下極化得到。6相和a相具有相同的晶胞尺寸和鏈構象，差別只

60、是分子鏈間的排列不同。看上去a相向6相的轉變需要每隔一個鏈節(jié)繞軸旋轉180。，并同時沿鏈軸方向為正交晶系。因為具有TGTG構象的分子鏈在a方向上具有相同的偶極矩矢量，所以6相也是具有極性的。聚偏氟乙烯的各種晶相在一定的條件下可以互相轉化，圖1-2給出了聚偏氟乙烯各結晶相的制備條件和相互轉化關系。PVDF膜的各類產品：三愛富PVDF膜（密度1.76g/cm3,結晶度54%）在110C下以8.7的拉伸倍數(shù)拉伸，會改變晶體結構，使原來晶體矩陣中的球粒破壞，形成原纖維。PVDF膜的抗蠕變性大大高于大多數(shù)其他氟聚合物膜，而此膜的耐磨性不亞于聚酰胺。據(jù)比利時solvav公司的資料，PVDF膜的最大許可輻射