光伏技术:含氟光伏背板回收技术研究

发布时间:2017年11月14日

1绿色环保图片、前言
光伏背板作为直接与外界环境大面积接触的光伏封装材料,起着保护光伏组件中的电池片的作用,必须具有可靠的耐候性、水汽阻隔性、绝缘性,以保证光伏电池产品经受25年的环境考验。
由于含氟树脂在耐候性、抗UV性、阻燃性和抗腐蚀性等方面都具有明显优势,因此,含氟背板可以更好的保证光伏电池的户外使用可靠性,目前也只有含氟背板具有长期户外实证。目前市面上主流含氟背板使用的是氟系的PVF膜和PVDF膜。
随着光伏产业的高速发展,按照25年的使用寿命,光伏背板将相继进入报废期,假如没有及时和有力的回收,废弃在环境中的光伏背板会造成严重的环境污染问题。但众所周知,氟碳聚合物具有坚固的化学结构,通常的填埋甚至在千年内都无法降解该成分,如果焚烧,则会产生无色、有刺激性气味、有毒的氟化氢气体。因此,一些企业为了规避氟材料回收难的问题,尝试使用不含氟的背板,但其耐候性,长期户外使用的安全可靠性仍有待验证,这也是为什么含氟背板长期占领市场主流位置的原因。
那么,针对目前TPT结构含氟背板尚无有效回收方案与技术的现状,该如何抉择?若继续使用,将造成巨大的环境压力,直接影响光伏组件的绿色可持续发展;若放弃,能否找到可替代的含氟且可回收的光伏背板呢?
2、PVF与PVDF分别构成的背板
PVDF树脂与PVF树脂结构相近,由于PVDF的含氟量59%远大于PVF的41%,用于背板能更好的抵御日光降解,具有更好的耐候性、阻燃性等。
由PVF构成的背板最常见的是TPT (PVF/PET/ PVF)结构背板,由PVDF构成的背板最常见的是 PVDF/PET/PVDF、PVDF/PET/PE等。这两种氟材料构成的背板原材物料的基本物性情况如下表:
很明显,PET的熔点高于PVF的热分解温度,所以TPT(PVF/PET/ PVF)结构的背板无法采用一般热塑性塑料加工方法回收,这也解释了为什么目前业内对于TPT背板尚无有效的回收方案和技术。
PVDF/PET/PVDF、PVDF/PET/PE结构背板中各材料的分解温度均高于其最高熔点(255℃),且可加工温度范围较宽,适宜于一般热塑性塑料加工方法成型,可以采用直接再生利用技术进行回收。
3、 GP系列可回收背板
浙江歌瑞新材料有限公司生产的GP系列背板(GPE、GPG等三层结构背板),其中,G指自主研发的氟合金膜GR-M02,P指PET基材,E指PE,可以采一般热塑性塑料加工方法成型,通过直接再生利用技术进行回收。
由于GP系列背板中主要成分PET(比重占70%以上)经热熔融时,可能发生水解或者热解造成分子量降低,综合性能变差。主要降解反应如下图:
因此,对GP系列背板边角料进行共混改性,使背板中PET与改性剂发生扩链反应,使PET分子量增加,抑制热解,提高综合性能;并在加工前对原料进行干燥处理,抑制水解。PET扩链反应机理如下图:
此外,改性剂的添加改善了PVDF与PET的相容性。未添加改性剂的造粒料表面粗糙,而添加了改性剂后的造粒料由于相容性更好了,表面更光滑。
4、回收料的应用
将GP系列背板,如边角料等,经破碎、改性挤出成粒子,再注塑成型,可注塑成管,环等,还可以改变颜色,更多更高附加值的产品还值得进一步开发。
5、 结语
面对日益严格的安全环保要求,光伏企业只有做到兼顾材料的长期使用可靠性与绿色环保要求,才能真正实现光伏产业可持续发展。
浙江歌瑞新材料有限公司GP系列背板使用自主开发的氟合金膜,在保证背板长期户外使用安全可靠的前提下,完成了GP系列背板全寿命周期技术研究,实现了光伏产业的可持续发展。