有機(jī)硅膠在光伏組件領(lǐng)域的應(yīng)用

　　本文綜述了太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及光伏組件在電站和建筑上的應(yīng)用，分析了有機(jī)硅密封膠在光伏組件上的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了相關(guān)產(chǎn)品的類型和性能。

　　從全球看，每一次經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后孕育著新的科技革命，這一次也毫不例外，只是這一次的科技革命似乎是落在新能源革命上。太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑司圩兡?、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出來的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量都是新能源，相對(duì)于傳統(tǒng)能源，新能源普遍具有污染少、儲(chǔ)量大的特點(diǎn)，對(duì)于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和資源(特別是化石能源)枯竭問題具有重要意義。而太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)以光伏和光熱產(chǎn)業(yè)兩大方向?yàn)榛A(chǔ)，這場(chǎng)太陽(yáng)革命正在向縱深發(fā)展。

　　當(dāng)前各發(fā)達(dá)國(guó)家都在努力發(fā)展光伏發(fā)電項(xiàng)目，歐洲的百萬屋頂計(jì)劃，美國(guó)的光伏建筑計(jì)劃，日本的陽(yáng)光屋頂計(jì)劃等等，我國(guó)政府也相繼出臺(tái)了《可再生能源法》、《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》(國(guó)發(fā)[2005]44號(hào))、《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》(發(fā)改能源[2007]2174號(hào))和《可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理辦法》(財(cái)建[2006]237號(hào))，《金太陽(yáng)示范工程財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》等一系列法規(guī)，進(jìn)一步促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；l(fā)展，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

　　美國(guó)迄今最大的太陽(yáng)能發(fā)電站——德索托下一代太陽(yáng)能中心(Desoto Next Generation Solar Energy Center)于10月27日正式投入使用，耗資1.5億美元建造，計(jì)劃為大約3000戶家庭和企業(yè)供電。據(jù)悉，德索托下一代太陽(yáng)能中心的發(fā)電量?jī)H占佛羅里達(dá)電力及照明公司(公司為400萬多用戶供電)總發(fā)電量的極少部分，盡管如此，25兆瓦仍是美國(guó)第二大太陽(yáng)能發(fā)電站的近兩倍。

　　2009年9月8日，美國(guó)FirstSolar公司(簡(jiǎn)稱第一太陽(yáng)能，薄膜組件)宣布將在中國(guó)內(nèi)蒙古建設(shè)一座擁有2千兆瓦發(fā)電能力的光伏發(fā)電廠，這是第一太陽(yáng)能——全球最大的光伏組件生產(chǎn)商——首次登陸中國(guó)。

　　據(jù)西班牙《世界報(bào)》報(bào)道，西班牙ACCIONA公司在葡萄牙建造的一座太陽(yáng)能光伏電站近日投入使用，其總裝機(jī)容量達(dá)46兆瓦，是目前世界上最大的太陽(yáng)能光伏電站。據(jù)報(bào)道說，該電站位于葡萄牙南部的阿馬雷萊雅地區(qū)，其發(fā)電能力能滿足3萬多戶葡萄牙家庭的日常用電需求，相當(dāng)于每年可以減少8.94萬噸二氧化碳排放。

　　有機(jī)硅密封膠和灌封膠在這場(chǎng)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的巨大膨脹中，也得到了迅猛發(fā)展，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域是太陽(yáng)能光伏組件框架和背板接線盒的粘接密封部位，灌封膠的主要應(yīng)用是接線盒灌封。

　　2009年3月，道康寧公司宣布在韓國(guó)鎮(zhèn)川設(shè)立全球第二個(gè)太陽(yáng)能解決方案應(yīng)用中心，通過該應(yīng)用中心，工程師和研究人員可以與客戶合作，對(duì)太陽(yáng)能組件的材料方案進(jìn)行開發(fā)、評(píng)估及試驗(yàn)。在2008年，道康寧公司已在美國(guó)密歇根州Freeland設(shè)立了全球第一個(gè)太陽(yáng)能解決方案應(yīng)用中心。道康寧公司太陽(yáng)能光伏解決方案為整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈提供材料與服務(wù)，從用于硅棒/硅錠生產(chǎn)的硅材料，到用于太陽(yáng)能組件裝配的一系列材料。其他例如Henkel，Sika等公司均有太陽(yáng)能材料工程應(yīng)用中心的成立。

　　1、 太陽(yáng)能光伏組件框架和背板接線盒的粘接密封領(lǐng)域的技術(shù)要求和應(yīng)用產(chǎn)品

　　1.1 太陽(yáng)能光伏組件的構(gòu)造

　　對(duì)于光伏組件，目前大致可以分為非聚光的平板太陽(yáng)電池組件、聚光光伏發(fā)電組件和薄膜電池組件等三類。

　　而光伏組件用電池可以分為晶體硅電池(包括:單晶硅電池和多晶硅電池)、薄膜電池(包括：非晶硅電池和合金薄膜電池)。

　　其中晶體硅電池封裝結(jié)構(gòu)：玻璃/EVA or PVB /電池/EVA or PVB /TPT。非晶硅電池封裝結(jié)構(gòu)：玻璃+TCO(該透明導(dǎo)電玻璃，目前只有日本廠家能生產(chǎn))/薄膜電池/EVA or PVB/PE or 玻璃。

　　2008年中國(guó)多晶硅產(chǎn)量4500t，硅錠/硅片產(chǎn)量20000t，太陽(yáng)電池產(chǎn)量2300MW，光伏組件3000MW。每MW 電池耗材按9t計(jì)算：

　　1.2光伏組件在建筑上的應(yīng)用

　　中國(guó)住房與建設(shè)部，中國(guó)幕墻協(xié)會(huì)等多家機(jī)構(gòu)已經(jīng)在不斷推動(dòng)光伏組件與建筑的結(jié)合，在建筑上應(yīng)用的部位有光伏屋頂：利用原有建筑和標(biāo)準(zhǔn)光伏組件，實(shí)現(xiàn)發(fā)電;光伏幕墻：利用標(biāo)準(zhǔn)組件或雙 玻璃組件，實(shí)現(xiàn)發(fā)電;光伏建筑構(gòu)件：光伏電池與建筑材料結(jié)合，成為建筑構(gòu)件。

　　光伏與建筑結(jié)合方式分為附著式(BAPV)和鑲嵌式(BIPV)，前者施工簡(jiǎn)單，當(dāng)前常用方式，適用已有建筑;后者施工復(fù)雜，適用新建筑，未來發(fā)展趨勢(shì)。

　　1.3光伏組件在大型電站的應(yīng)用

　　太陽(yáng)能光伏電站，即指通過太陽(yáng)能電池組件方陣，將太陽(yáng)能輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電站。太陽(yáng)能光伏電站按照運(yùn)行方式可分為獨(dú)立太陽(yáng)能光伏電站和并網(wǎng)太陽(yáng)能光伏電站。

　　未與公共電網(wǎng)相聯(lián)接獨(dú)立供電的太陽(yáng)能光伏電站稱為離網(wǎng)光伏電站。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)離公共電網(wǎng)的無電地區(qū)和一些特殊場(chǎng)所，如為邊遠(yuǎn)偏僻農(nóng)村、牧區(qū)、海島、高原、沙漠的農(nóng)牧漁民提供照明、看電視、聽廣播等基本的生活用電，為通信中繼站、沿海與內(nèi)河航標(biāo)、輸油輸氣管道陰極保護(hù)、氣象電站、公路道班以及邊防哨所等特殊處所提供電源。獨(dú)立系統(tǒng)由太陽(yáng)電池方陣、系統(tǒng)控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等組成。

　　與公共電網(wǎng)相聯(lián)接且共同承擔(dān)供電任務(wù)的太陽(yáng)能光伏電站稱為并網(wǎng)光伏電站。它是太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電階段、成為電力工業(yè)組成部分的重要發(fā)展方向，是當(dāng)今世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。并網(wǎng)系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池方陣、系統(tǒng)控制器、并網(wǎng)逆變器等組成。

　　1.4 太陽(yáng)能光伏組件框架粘接要求

　　太陽(yáng)能光伏組件用膠從其應(yīng)用環(huán)境來看，主要是在戶外，必須滿足使用環(huán)境外部地理氣候條件的差異，也就為其性能特點(diǎn)提出了以下要求：

　　良好的耐候能力：能夠耐受高低溫環(huán)境考驗(yàn)，如西部省份，炎熱干燥，如南部省份，高溫潮濕，防潮、抗環(huán)境腐蝕能力;

　　良好的耐紫外線曝曬能力;耐黃變性;

　　良好的粘接能力(在UV照射，暴雨，大風(fēng)，高低溫環(huán)境);

　　良好的耐燃燒能力; 抗機(jī)械沖擊、熱沖擊、防震能力;

　　從施工應(yīng)用上來講，除了手動(dòng)打膠外，密封膠必須能與高速XY表和自動(dòng)點(diǎn)膠設(shè)備組合使用，提高光伏組件的成品效率。

　　市場(chǎng)上應(yīng)用的光伏組件膠主要有脫酮肟和脫醇有機(jī)硅膠兩類，其中脫酮肟以天山的1527，DC的PV804等為代表，例如尚德主要應(yīng)用天山的有機(jī)硅膠，其后回天的906等也逐漸進(jìn)入了市場(chǎng)，而DC的7091是最早采用的脫醇類硅膠，之江公司在應(yīng)用的光伏組件膠上也有脫酮肟和脫醇兩類。

　　光伏組件廠商通常需要配套材料廠家提供SGS，UL，或者TUV認(rèn)證等。其中UL測(cè)試要求提供FV-0級(jí)，也有的僅要求提供HB級(jí)。而TUV證書事實(shí)上是跟光伏組件相關(guān)的，密封膠廠家能夠提供的只能是TUV的企業(yè)體系認(rèn)證，而非太陽(yáng)能組件所能提供的產(chǎn)品萊茵認(rèn)證，例如EN IEC 61215 2005版是對(duì)地面用晶體硅光伏組件進(jìn)行設(shè)計(jì)鑒定和定型; IEC 61730 2004版是對(duì)光伏組件進(jìn)行安全鑒定，第一部分：結(jié)構(gòu)要求，第二部分：測(cè)試要求;而IEC 61646 2008版對(duì)地面用薄膜光伏組件進(jìn)行設(shè)計(jì)鑒定和定型。只有有機(jī)硅膠的產(chǎn)品應(yīng)用到組件上，該組件獲得認(rèn)證，可以說密封膠產(chǎn)品質(zhì)量是過關(guān)的，但并非是密封膠產(chǎn)品認(rèn)證證書。

　　2、 接線盒灌封的技術(shù)要求和應(yīng)用產(chǎn)品

　　太陽(yáng)能光伏接線盒是介于太陽(yáng)電池組件構(gòu)成的太陽(yáng)電池方陣和太陽(yáng)能充電控制裝置之間的連接器，是太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備必不可少的配套部件，其灌封膠的性能概述如下：

　　戶外耐候能力，耐受嚴(yán)寒、酷暑、大風(fēng)暴雨等侵蝕; 抗老化能力; 耐阻燃性，UL 94 V0 或 V1級(jí)別; 絕緣能力強(qiáng); 同時(shí)具有一定的導(dǎo)熱能力，對(duì)旁路二極管起到散熱保護(hù)的作用;

　　有機(jī)硅膠在太陽(yáng)能光伏組件領(lǐng)域的應(yīng)用

　　從施工應(yīng)用的角度講，產(chǎn)品要滿足光伏組件加工的快速生產(chǎn)要求，一般如果是脫醇縮合類，室溫固化，加成類是加熱固化體系。市場(chǎng)上天山3153，如回天，道康寧，之江都能提供此類產(chǎn)品。

　　市場(chǎng)上常用的雙組份有機(jī)硅灌封膠列表3如下：

　　3、 結(jié)論

　　雖然新興太陽(yáng)能行業(yè)如火如荼，但是也存在多晶硅產(chǎn)能過剩，光伏組件廠商產(chǎn)能過剩利潤(rùn)率大幅下降等多種憂患。

　　最近，歐美將焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向中國(guó)太陽(yáng)能的傾銷問題，包括全球最大太陽(yáng)能電池制造商德國(guó)Q-cells(2009年可能被尚德代替)、美國(guó)sunpower等大廠，都已向官方反映，期望當(dāng)?shù)卣苤匾曋袊?guó)低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)于本土業(yè)者的沖擊。德國(guó)太陽(yáng)能電池廠Conergy，solarworld等業(yè)者聯(lián)合向德國(guó)政府與歐盟進(jìn)行游說，認(rèn)為中國(guó)太陽(yáng)能業(yè)者受政府不當(dāng)補(bǔ)貼，并以低價(jià)策略搶進(jìn)其它市場(chǎng)，已經(jīng)是傾銷的行為，政府應(yīng)對(duì)中國(guó)進(jìn)行某種程度的制裁。而Q-cells執(zhí)行長(zhǎng)也曾表示，中國(guó)太陽(yáng)能電池廠普遍不遵循環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，加上中國(guó)政府補(bǔ)貼支持，讓中國(guó)、德國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)遭到扭曲。

　　因此，這個(gè)產(chǎn)業(yè)雖然是有機(jī)硅膠的一個(gè)新興應(yīng)用領(lǐng)域，但其產(chǎn)業(yè)價(jià)值迅速跌落，對(duì)于有志進(jìn)入該行業(yè)的企業(yè)應(yīng)該進(jìn)行充分的分析和考證。