光伏产业封装膜开发应用探析

曹豫新

(洛阳石化聚丙烯有限责任公司，河南洛阳 471012)

太阳能既是一次性能源，又是可再生能源。其资源丰富，对环境无任何污染。2007年我国发布的《高技术产业发展“十一五”规划》中明确指出，要加快发展太阳能光伏、风能、生物质能等新能源。2010年12月2日，财政部、科技部、住房和城乡建设部、国家能源局等四部委联合部署推进国内光伏发电规模化应用工作。明确提出，2012年以后，每年不低于1 GW，相当于2010年国内电池片与组件厂家产能的 10%［1］。

1 光伏产业概述

太阳能光伏发电系统是利用太阳和电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为“光伏产业”，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。光伏产业链主要包括五个环节:多晶体硅原材料制造、硅锭/硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏系统应用。

2 国内及河南光伏产业发展状况

光伏产业是朝阳行业，处于快速成长初期，预计未来5年，其年增长率在30%以上。2010年，中国的太阳能电池组片出货量占全球的50%，达到5.7 GW。从国内看，江苏省所占比列超过全国的70%。

河南安阳市拥有林州中升、新能光伏、安彩高科、凤凰光伏、欧美亚等5家骨干光伏企业和全省唯一的“中国光伏产业示范基地”。

洛阳市已经成为单晶硅和多晶硅等硅材料的生产大市，以中硅高科公司为代表的硅材料生产企业，以洛阳尚德为代表的电池片生产企业，加上以阿特斯光伏电力洛阳公司为代表的硅片生产与太阳能组件生产企业，共同组成了一个集硅材料、硅片加工、电池片生产、太阳能组件生产为一体的完整光伏产业链。2010年，洛阳市多晶硅生产能力达到3 200 t/a，产量在全国排名第二;硅太阳能电池片、电池组件的年生产能力分别达到170 MW和110 MW。全国唯一的多晶硅制备技术国家工程实验室也落户洛阳。

郑州高新技术科技园相继建设1万t流化床法颗粒多晶硅项目、1 000 MW太阳能电池组件项目、年产500万m2太阳能光伏玻璃项目、年产1万t氮化硅纳米陶瓷粉及2 000 t氮化硅制品项目、年产500 MW非晶硅薄膜太阳能电池项目、年产5万t光伏太阳能型材项目等。

3 封装膜的应用及特性

3.1 封装膜的应用

组件封装是光伏产业链的重要组成部分。EVA封装膜(乙烯醋酸乙烯共聚膜)是太阳能电池组件生产的主要原料之一，目前国内EVA膜生产商数量较少，每年需从日本和美国大量进口。EVA封装膜是以EVA树脂(乙烯与醋酸乙烯酯共聚物)为基料，添加各种改性助剂，经过熔融挤出而成的热固性热熔封装膜。常温下不发黏，便于使用操作。经热层压产生交联固化与黏结增强等化学反应，使硅晶片、玻璃、TPT多层材料牢固黏接组成为一体，成为太阳电池板这一产品，在户外实际应用中可达到25年寿命［2］。国内外大量应用证明，EVA封装膜是性价比较优、目前难以替代的太阳能电池封装材料。

EVA封装膜主要用于太阳能电池板的封装。在封装时，先裁切所需尺寸的封装膜，按玻璃—封装膜—电池板—封装膜—TPT叠合于铝合金框内;然后，放入层压机内加热、加压、并抽真空;最后，放入设定温度的固化炉中恒温所需时间即可。当以EVA封装太阳能电池时，该电池串行在真空腔内系以正负压加温的方式进行层迭制程(真空层迭制程)。该EVA在此制程里被熔解，并将整个太阳电池包围起来。该EVA在正面需要抗紫外线的功能。在大部分的应用实例中，这是一片高透明白色的回火玻璃(太阳玻璃)，而其背板可为一传统的硬化玻璃薄片或不透明薄膜。EVA封装大部分使用于制造标准和特殊之模块，最大所能装配的尺寸为2 m×3 m。随着模块尺寸的加大，在迭层期间该等电池将开始漂浮，这将使得在该等电池之间的间隙很难保持相等。然而，不同基板的使用将能够装配不同的迭层构型。EVA封装膜主要用于太阳能电池板的封装。图1组成由上向下:玻璃、EVA、电池、EVA、背板。

图1 太阳能电池板的封装

3.2 封装膜的主要性能

封装膜适用于晶硅电池、薄膜电池、BIPV等光伏发电组件的内封装材料，产品厚度0.30～0.80 mm，最大宽幅2 000 mm。通常以EVA树脂为主要原料，它具有以下特点:①高黏着力。可以适用于各种界面，包括玻璃、金属及塑料如PET等。②良好的耐久性可以抵抗高温、潮气、紫外线等。③易储存。室温存放，EVA的黏着力不受湿度和吸水性胶片的影响。④相比PVB有更强的隔音效果，尤其是高频率的音效，隔音效果更好。⑤低熔点，易流动，能适用于各种玻璃的夹胶工艺，如压花玻璃、钢化玻璃、弯曲玻璃等等。EVA封装膜的主要性能指标如表1所示。

表1 EVA封装膜主要性能指标

4 光伏产业及封装膜市场预测

2010年，中国的太阳能电池组片的出货量为5.7 GW，占全球产量的50%。中国的电池组片2012年的产量预计是2010年的3倍，达到15 GW。

在未来5年，全球市场需求年增长率保持在20%以上。随着成本的不断降低，2020年光伏发电系统的安装量将达到3 000 GW，甚至4 000 GW，是今天产能的20倍以上。

图2 2010～2012年中国太阳能电池产量预测

目前国内封装膜生产线单台产能一般为1 000 t，投资约1 000万人民币，年产膜200万m2，销售收入4 000万元人民币，毛利1 500万人民币。按平均算，1台设备生产的EVA封装膜产量能满足125 MW的电池片的生产用量。假设2010年EVA封装膜的市场供需平衡，仅到2012年，中国市场仍需在2010年的基础上增加EVA封装膜生产线72条以上，按照洛阳市目前光伏产业链的规模，就需要封装膜生产线18～22条。如果再考虑替代部分进口膜，需求量会更多。全球整个光伏行业目前处于快速成长期的初期，需求强劲，增长快速。预计，EVA膜的价格在未来2年内仍将处于18～20元/m2范围内，进口膜价格30元/m2。

5 结论

太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中所占比例也将达到10%以上;到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

洛阳石化是中西部地区非常重要的石化基地，聚烯烃产业发展方兴未艾，BOPP薄膜产业也经历了20多年的生产经营，培养了大批人才，封装膜开发生产技术应该是熟门熟路。因此，为了洛阳石化不断拓展产业链，积极引进未来产业，及时抓住市场需求，本人建议洛阳石化可以开展一些前期市场调研和封装膜生产技术研究工作。

［1］吕 芳.新概念太阳能［J］.世界环境，2009，24(4):23-24.

［2］黄为一.王娟娟.投资太阳能光伏产业需要关注的几个问题［J］.中国能源，2008，30(10):18-19.

［3］李连春.关注光伏产业关注膜优化［J］.阳光能源，2009，19(4):38-39.