光伏產業封裝膜開發應用探析

曹豫新

(洛陽石化聚丙烯有限責任公司，河南洛陽 471012)

太陽能既是一次性能源，又是可再生能源。其資源豐富，對環境無任何污染。2007年我國發布的《高技術產業發展“十一五”規劃》中明確指出，要加快發展太陽能光伏、風能、生物質能等新能源。2010年12月2日，財政部、科技部、住房和城鄉建設部、國家能源局等四部委聯合部署推進國內光伏發電規模化應用工作。明確提出，2012年以后，每年不低于1 GW，相當于2010年國內電池片與組件廠家產能的 10%［1］。

1 光伏產業概述

太陽能光伏發電系統是利用太陽和電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統，使太陽光射到硅材料上產生電流直接發電。以硅材料的應用開發形成的產業鏈條稱之為“光伏產業”，包括高純多晶硅原材料生產、太陽能電池生產、太陽能電池組件生產、相關生產設備的制造等。光伏產業鏈主要包括五個環節:多晶體硅原材料制造、硅錠/硅片生產、太陽能電池制造、組件封裝、光伏系統應用。

2 國內及河南光伏產業發展狀況

光伏產業是朝陽行業，處于快速成長初期，預計未來5年，其年增長率在30%以上。2010年，中國的太陽能電池組片出貨量占全球的50%，達到5.7 GW。從國內看，江蘇省所占比列超過全國的70%。

河南安陽市擁有林州中升、新能光伏、安彩高科、鳳凰光伏、歐美亞等5家骨干光伏企業和全省唯一的“中國光伏產業示范基地”。

洛陽市已經成為單晶硅和多晶硅等硅材料的生產大市，以中硅高科公司為代表的硅材料生產企業，以洛陽尚德為代表的電池片生產企業，加上以阿特斯光伏電力洛陽公司為代表的硅片生產與太陽能組件生產企業，共同組成了一個集硅材料、硅片加工、電池片生產、太陽能組件生產為一體的完整光伏產業鏈。2010年，洛陽市多晶硅生產能力達到3 200 t/a，產量在全國排名第二;硅太陽能電池片、電池組件的年生產能力分別達到170 MW和110 MW。全國唯一的多晶硅制備技術國家工程實驗室也落戶洛陽。

鄭州高新技術科技園相繼建設1萬t流化床法顆粒多晶硅項目、1 000 MW太陽能電池組件項目、年產500萬m2太陽能光伏玻璃項目、年產1萬t氮化硅納米陶瓷粉及2 000 t氮化硅制品項目、年產500 MW非晶硅薄膜太陽能電池項目、年產5萬t光伏太陽能型材項目等。

3 封裝膜的應用及特性

3.1 封裝膜的應用

組件封裝是光伏產業鏈的重要組成部分。EVA封裝膜(乙烯醋酸乙烯共聚膜)是太陽能電池組件生產的主要原料之一，目前國內EVA膜生產商數量較少，每年需從日本和美國大量進口。EVA封裝膜是以EVA樹脂(乙烯與醋酸乙烯酯共聚物)為基料，添加各種改性助劑，經過熔融擠出而成的熱固性熱熔封裝膜。常溫下不發黏，便于使用操作。經熱層壓產生交聯固化與黏結增強等化學反應，使硅晶片、玻璃、TPT多層材料牢固黏接組成為一體，成為太陽電池板這一產品，在戶外實際應用中可達到25年壽命［2］。國內外大量應用證明，EVA封裝膜是性價比較優、目前難以替代的太陽能電池封裝材料。

EVA封裝膜主要用于太陽能電池板的封裝。在封裝時，先裁切所需尺寸的封裝膜，按玻璃—封裝膜—電池板—封裝膜—TPT疊合于鋁合金框內;然后，放入層壓機內加熱、加壓、并抽真空;最后，放入設定溫度的固化爐中恒溫所需時間即可。當以EVA封裝太陽能電池時，該電池串行在真空腔內系以正負壓加溫的方式進行層迭制程(真空層迭制程)。該EVA在此制程里被熔解，并將整個太陽電池包圍起來。該EVA在正面需要抗紫外線的功能。在大部分的應用實例中，這是一片高透明白色的回火玻璃(太陽玻璃)，而其背板可為一傳統的硬化玻璃薄片或不透明薄膜。EVA封裝大部分使用于制造標準和特殊之模塊，最大所能裝配的尺寸為2 m×3 m。隨著模塊尺寸的加大，在迭層期間該等電池將開始漂浮，這將使得在該等電池之間的間隙很難保持相等。然而，不同基板的使用將能夠裝配不同的迭層構型。EVA封裝膜主要用于太陽能電池板的封裝。圖1組成由上向下:玻璃、EVA、電池、EVA、背板。

圖1 太陽能電池板的封裝

3.2 封裝膜的主要性能

封裝膜適用于晶硅電池、薄膜電池、BIPV等光伏發電組件的內封裝材料，產品厚度0.30～0.80 mm，最大寬幅2 000 mm。通常以EVA樹脂為主要原料，它具有以下特點:①高黏著力。可以適用于各種界面，包括玻璃、金屬及塑料如PET等。②良好的耐久性可以抵抗高溫、潮氣、紫外線等。③易儲存。室溫存放，EVA的黏著力不受濕度和吸水性膠片的影響。④相比PVB有更強的隔音效果，尤其是高頻率的音效，隔音效果更好。⑤低熔點，易流動，能適用于各種玻璃的夾膠工藝，如壓花玻璃、鋼化玻璃、彎曲玻璃等等。EVA封裝膜的主要性能指標如表1所示。

表1 EVA封裝膜主要性能指標

4 光伏產業及封裝膜市場預測

2010年，中國的太陽能電池組片的出貨量為5.7 GW，占全球產量的50%。中國的電池組片2012年的產量預計是2010年的3倍，達到15 GW。

在未來5年，全球市場需求年增長率保持在20%以上。隨著成本的不斷降低，2020年光伏發電系統的安裝量將達到3 000 GW，甚至4 000 GW，是今天產能的20倍以上。

圖2 2010～2012年中國太陽能電池產量預測

目前國內封裝膜生產線單臺產能一般為1 000 t，投資約1 000萬人民幣，年產膜200萬m2，銷售收入4 000萬元人民幣，毛利1 500萬人民幣。按平均算，1臺設備生產的EVA封裝膜產量能滿足125 MW的電池片的生產用量。假設2010年EVA封裝膜的市場供需平衡，僅到2012年，中國市場仍需在2010年的基礎上增加EVA封裝膜生產線72條以上，按照洛陽市目前光伏產業鏈的規模，就需要封裝膜生產線18～22條。如果再考慮替代部分進口膜，需求量會更多。全球整個光伏行業目前處于快速成長期的初期，需求強勁，增長快速。預計，EVA膜的價格在未來2年內仍將處于18～20元/m2范圍內，進口膜價格30元/m2。

5 結論

太陽能光伏發電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規能源，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，而太陽能光伏發電在世界總電力供應中所占比例也將達到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，太陽能發電將占到60%以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。

洛陽石化是中西部地區非常重要的石化基地，聚烯烴產業發展方興未艾，BOPP薄膜產業也經歷了20多年的生產經營，培養了大批人才，封裝膜開發生產技術應該是熟門熟路。因此，為了洛陽石化不斷拓展產業鏈，積極引進未來產業，及時抓住市場需求，本人建議洛陽石化可以開展一些前期市場調研和封裝膜生產技術研究工作。

［1］呂 芳.新概念太陽能［J］.世界環境，2009，24(4):23-24.

［2］黃為一.王娟娟.投資太陽能光伏產業需要關注的幾個問題［J］.中國能源，2008，30(10):18-19.

［3］李連春.關注光伏產業關注膜優化［J］.陽光能源，2009，19(4):38-39.