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东丽:PET的逆袭
发表于:2014-07-28 11:52:06
来源:索比太阳能光伏网作者:曹宇

 长期以来,PET背板一直被视为一种低成本的解决方案,在光能举办的一些组件技术会议上,PET背板也受到含氟背板厂家激烈的质疑。同时其它技术路线的企业也在不断地宣称PET背板的不可靠,PET背板的生存可谓战天斗地:其它各种路线都宣称自己和其它种类的产品各有优劣,客户根据侧重不同选择不同的产品,但无论是TPT、TPE、KPK、KPF还是其它种类的背板企业,谈起PET都是一致认为这是种不可靠的廉价替代品。

对此,全球第一的PET厂商日本东丽有话要讲。

“以前的PET确实是不好的材料,实际上即使是含氟背板中,中间层一般也是用的质量较差的PET,因此容易出现老化变脆的现象。”东丽日本环境能源开发中心的寺田先生说,“现在我们用的是特殊的新型超久耐候性PET。”在他为笔者展示的老化试验后的两小块含氟背板和PET对比中,可以看到含氟背板的含氟层安然无恙,但由于为了平衡成本中间层使用的是质量较差一般的PET,老化试验后变得很脆,失去防护效果,而新型PET则表现良好。东丽推出的是新一代超久耐候性PET背板(结构如下图)。
QQ截图20140527102155
20世纪90年代,受日本企业委托,东丽全球首家研发出PET背板,到现在已经有20来年的历史。这20年里东丽迄今没有收到过任何的投诉。这家公司在去年还通过自主开发的高分子材料“Polymer-1”而生产的“聚合物有机薄膜太阳能电池”达到了全球最高的10.6转换效率。

目前PET背板占据市场1/3份额,正如晶硅与薄膜之争一样,做为媒体,很难对此下一个明确的结论,但对于组件企业来说,需要更好的了解不只是已经放在购物车上的材料,而是那些还有列入采购计划的产品。对光伏行业来说,有创新,才有希望。

采访人:光能
被采访人:东丽背板事业部部长 宣场先生 环境能源开发中心 寺田先生


光能:请介绍东丽光伏事业的展开情况。
答:
东丽是全球著名的材料厂商,也是世界第一的PET厂商,在全世界都有工厂,拥有全球一体化的供给体制。光伏事业方面,我们拥有强大的研发团队,除了进行背板的研究开发之外,电池和接线盒等元件所用材料的研究开发也在积极展开之中。目前市场中PET背板占33%,其中90%使用的是东丽的PET薄膜,30%是东丽的PET成品背板。东丽的市场地位由此可见一斑。

20年前,我们受日本客户的委托,开始研发不含氟背板。我们是最早的非氟背板厂家,相应的日本也是最先接受非氟背板的国家。 东丽是日本非常有名望的材料公司,很多客户对我们有很强的信赖感,到现在20年的时间过去,我们还未收到一例客户投诉。我们现在希望将我们的技术推广到中国市场。实际上我们也有氟材料的生产能力,但考虑到氟材料回收处理会可能对环境带来影响,最后选择了PET材料。

光能:业内普遍认为非氟背板是一种廉价的替代品,甚至直接说PET背板不可靠,您如何看待这个说法?坦白说在采访之前 我对非氟背板也存在一些看法,毕竟业内含氟背板在舆论上占据了大部分声音。
答:
我们认为氟材料是非常好的材料。但是刚才我们也提到过,一般的 PET由于抗紫外线和耐久性上并不是非常好的材料,因此TPT背板通过上下两层的氟材料保护中间的PET层。

但双面含氟的TPT如果中间的PET耐水解性能不好,即使双面含氟也没有用,所以我们认为一般的PET并不适合作为光伏材料来使用。东丽成功开发出了比一般PET更具有良好耐久性,耐UV方面也达到了与氟膜相等的水平的超耐久PET材料,并拥有一定的使用实绩,也受到了客户广泛好评。在双85检验中,3000小时后,(东丽和一般PET的对比图)其它品牌的背板伸长率几乎为零,但东丽的高性能背板还是保持着很好的伸长性能。
QQ截图20140527102734
PET的种类很多,有好有坏。单纯的为了降低成本的PET质量肯定不过关,这也是含氟背板企业诟病非氟背板的原因。东丽开发出的比较先进的超耐候性PET和背板确实具有卓越的性能。先抛开PET本身材料的优劣性不讲,其实大部分背板都是由氟材料或其它几层材料与PET层复合而成的,所以单纯的说PET不可靠是自相矛盾。因为大家都把目光集中在了抗UV性方面,而忽略了另外一个比较重要的特性-长期耐湿热老化后的性能。

光能:但是日本家用光伏电站和中国西北部地面电站的实际使用情况差别很大,后者的环境恶劣得多,有温差大、强紫外、散热等问题。PET背板是否能够经受住考验?
答:
我们进行过与中国实际环境相类似的各种环境的模拟试验,产品的性能表现都非常良好。我们相信户外25年使用期限的是没有任何问题的。

背板中,含氟背板的TPE的T层很稳定,E层受紫外线的影响较大。非氟背板本身抗紫外线能力也不强。基于此点,我们的背板在后面涂了一层灰色的耐候性涂层,目的是就是保证我们的PET不受紫外线影响。正如东丽的口号-Innovation by Chemistry,我们一直坚持以化学为主导,不断追求创新。根据产品所实际使用的环境和材料性能做适当设计和构造调整,来开发更加创新,接地气的产品。

同时我们也是业内最早推出“落砂实验”的厂家。
※出处:吉崎真司(武藏工业大学环境情报学院教授)研究笔记2-2
1、砂的移动有以下三种形态:
①滚动  跳动着的砂由于碰撞而在地表移动的现象。砂径超过500um的砂会产生这种现象,但不会飞舞。
②跳动  砂径在100~500um砂粒由于风等原因被举起后落下的现象。
③浮游  砂径小于100um的砂粒由于风而飞舞的现象。(也移动到沙漠以外的地域)
※②中的跳动,是沙漠特有的现象,并且对BS产生影响。
(在阿拉伯联合酋长国的沙漠中的试验)
2、在沙漠表面的砂中,有10~20%的砂子飞在地表面30cm以上。
3、在砂径为75~500um的砂分布着的砂漠中,在地表20cm中采取砂砾,
发现砂径为150~210um的砂相当多

假设组件被设置在地表30cm以上的高度,根据上述信息,选取了砂径的中间数值180um的人工砂进行落砂试验。
QQ截图20140527102851

除此之外,我们还对中国新疆塔克拉玛干沙漠地区进行了相关文献调查。
※赵聪敏  新疆师范大学 2012届硕士学位论文  2012年6月5日
在沙漠中放置采集砂的装置(斜坡集砂仪),对砂径进行调查。
地点:1、塔中 2、肖塘 3、沙漠道路
砂的采集: 5cm、10cm、20cm、50cm、100cm、200cm(从地面开始)
QQ截图20140527103003
结果:
①砂的直径:(88%以上)集中在63μm~250μm。
②其中63μm~125μm的砂的比例很高。
③63μm~250μm的砂,由于采集的高度而导致的比例差距很小。
QQ截图20140527103047
                                      ※肖塘站的观测结果                                             ※各种砂的砂径归纳

塔克拉玛干沙漠的砂比阿拉伯酋长联合国的砂径要细,砂径为63~125um的最多。和塔克拉玛干沙漠的砂粒撞击方式相比,东丽的试验法更加苛刻。东丽独自进行了背板的落沙试验,并根据目前为止的实验结果对可以设置光伏组件(使用东丽背板)的区域在进行了归纳。(下图)
QQ截图20140527103140
在塔克拉玛干沙漠沙量在9860kg/ ㎡・年以下的区域可以设置组件。目前我们正在继续增加沙量进行进一步试验中,以便彻底研究可以设置使用东丽背板组件的区域。

光能:东丽的研发方向是什么?
答:
大家都知道为保护组件不受环境影响,背板起着很重要的作用。客户的角度考虑他们的发电成本及发电量和电站寿命方面,所以我们关注点是背板的价格、性能、寿命和工艺。我们的理念是品质要和TPT抗衡,但是成本要比TPT低。

我们领先于其它背板厂商的是更多关注组件和背板的匹配性,如何开发收益更大和耐久性能更好的背板。目前光伏行业的重心是如何进一步降低成本,所以我们的切入点是不用成本较高的氟膜,而是对中间的PET层进行改良。在日本背板厂商有很多,也包括我们的东丽加工,但几乎所有的原膜都是从东丽购买。我们希望把这个产品介绍给中国市场的客户,加深他们的了解。

我们的长处在于对PET的解决方案,从PET材料本身做出改良,PET原膜经过改良比一般材料好很多。在做成薄膜的同时,我们根据客户需求做了一些调整,而且我们自己生产所有产品,内部结构和材料方面各部门更容易协作。

光能:PET背板成本能够比TPT背板降低多少?
和TPT比较低20%,比TPE低10%左右???。主要是外层两个材料差别太大,差不多是10倍,所以很多厂家为了控制成本呢,中间的PET也会倾向于选择质量较差的PET,所以同样存在隐患。为组建厂商节约成本的同时,更重要的是我们的产品还会为他们创造出更高更好的额外价值。由于我们的背板内层(与EVA粘着)具有比较高的反射率,对组件发电性能的提高有较大贡献。我们测试过使用我们背板的电站,大概发电量能够比普通的TPE背板高1%。
QQ截图20140527103257

基于我公司的实测验证结果,通过使用我公司的太阳电池背片材,可以提高电力公司的经济效益。
有关背板技术或产品的问题可与其交流:
东丽国际贸易(中国)有限公司
地址:上海市静安区南京西路1601号越洋广场 8楼
薄膜部:董莹 E-mail:Dong_ying@toray.cn TEL:021-32518556*5211 

关键词: 东丽 光伏背板 PET
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