北極星太陽能光伏網訊:【前言】在SunShot激勵計劃下，美國能源部推出的該背板研究項目旨在促進美國背板製造業的發展。美國背板製造商Tomark Worthen近期推出一種新型聚醯胺背板。該產品採用了杜邦（DuPont）公司提供的一種新型聚醯胺離子型聚合物合金材料，通過連續共擠工藝，並加入抗紫外線/抗氧化穩定劑，具有很好的耐紫外輻射性能。
製造商聲稱，與高效含氟聚合物背板相比，該產品具有成本效益高，價格便宜25-30%。
Tomark Worthen公司從2017年開始研發新型聚醯胺背板 205-3，與國家可再生能源實驗室、美國麻薩諸塞州Natick陸軍團隊、麻薩諸塞州洛厄爾大學（University of Massachusetts at Lowell）以及TüV、RETEC、UL、Intertek、Fraunhofer ISE等測試機構密切合作，終於交付了該項目的最終成果。
目前，Tomark Worthen公司已經在New Hampshire的Nashua工廠設立了背板生產線，每年可生產5700000平方米。該產品有白色和白色/黑色兩種型號，重量為236克/平方米，厚度為從205到360微米不等。不含聚PET或含氟聚合物，無中間層粘合劑。
圖1：Tomark Worthen公司255微米厚產品指標
聚醯胺的隱憂？
該背板是基於美國杜邦公司開發的一種新型聚醯胺離子型聚合物合金，專供Tomark Worthen公司太陽能背板應用。
聚醯胺？是不是很熟悉？當年的3A背板採用的就是聚醯胺尼龍材料，但面世僅三年就不幸夭折。(☞☞3A背板失效揭秘，NIST揪出元兇)
但據Tomark Worthen公司稱，這種材料的性能遠遠優於建築業使用的聚醯胺和其他聚醯胺基背板，如所謂的AAA背板。
據該公司研發負責人Santoleri 介紹：「Tomark Worthen公司團隊與杜邦的包裝和工業聚合物業務很早就開始合作，全面開發聚醯胺離子型聚合物合金，最終推出一種相對溫度指數為125攝氏度、紫外線穩定性極好、溼熱循環和熱循環性能都很好的薄膜。」
這種合金材料，以及背板結構中的其他材料，都是通過紫外線/抗氧化劑配方來穩定的，以減緩紫外線輻射的破壞作用。Santoleri 解釋說：「我們必須證明我們的產品能運行良好，不會像AAA背板那樣失敗。我們熟知AAA背板的故障，我們必須在業界接受的測試中評估背板採用這種材料的性能，並通過這種測試重現已知的這些故障。」
美國國家可再生能源實驗室（NREL）對用該背板製造的小型光伏組件進行了組合加速應力測試（CAST），並與行業使用的其他共擠背板作對照。Santoleri稱NREL加速應力測試表明，這種光反射背板的性能明顯優於AAA背板和聚偏氟乙烯（PVDF）背板。
圖2：Tomark Worthen發布的新型背板結構
從該公司發布的背板結構來看，該背板儘管用到了醯胺材料（PA），但背板結構和以前的3A背板還是有很大的不同，有一層被稱作合金（Alloy）的材料作為最外層起到了對PA醯胺材料的保護作用。
共擠工藝提供優異性能
共擠工藝是一種優勢明顯的材料加工技術。將多種聚合物材料複合後，結果會產生不同於單一材料的性能。
與傳統太陽能組件背板使用的層壓粘結工藝不同，共擠可以在不使用粘合劑的情況下生產多層背板，同時允許製造商在生產過程中消除揮發性有機化合物，並將背板裁切零料回收利用，做到零浪費，100％可回收。
Santoleri認為，與層壓背板相比，新背板產品的主要優點包括層間粘合強度高、封裝粘合牢，相對熱指數更高。因而該產品具有出色的韌性，不會因紫外線或溼氣而降解，提供了與EVA的極佳粘合力，並且沒有滲出。除了有高反射率外，它們還可以定製為三到五層，並且可以輕鬆更改顏色。
圖3：採用205-3背板生產的組件層壓件
根據最新發布的產品信息，該背板材料已經通過了TUV 南德對採用該背板製造的1000 V和1500 V組件IEC認證。
但他也承認，該技術目前水汽透過率仍較高，定價仍高於市場上成本最低的PET背板，所以成本仍是大問題。
成本考量或是最大挑戰
一直以來光伏行業背板生產成本都在不斷降低，但Tomark Worthen公司認為他們所開發的這款反光背板，耐用性性能與杜邦PVF背板相似，價格比PVF背板低25-30%，其成本可以為許多美國製造商所接受。
背板的價格因地區和背板類型而異。對於杜邦公司的PVF含氟聚合物背板，價格從3.00美元到3.50美元/平方米不等；對於PET背板，價格則從1.40美元/平方米到1.80美元/平方米不等，具體取決於地區和產品電壓等級，而對於很多PVDF型背板，價格則在兩者之間，甚至更接近PET背板。
該共擠背板開發計劃開始於2012年，彼時行業的背板價格比現在高出50%到70%，因此最初的生產成本目標是實現低於2.00美元/平方米。之後公司發現必須降低這一目標，成本必須低於1.50美元/平方米，否則無法被行業接受。
此外環保成本也是很大的考量。太陽能行業一直有一種聲音，不含氟的背板更環保，使用非氟背板製成的組件在使用壽命結束時更容易處理。隨著越來越多的光伏組件生命周期的結束，行業會越來越重視組件的回收問題和由此帶來的環保問題。對含氟背板組件的處理成本將影響到背板的價格。因此Tomark Worthen公司對這一款高性能環保背板充滿希望。
圖4：光伏背板的碳足跡比較
但正如Tomark Worthen公司所認識到的問題那樣，在聚醯胺結構的背板被行業再次使用之前，成本將是Tomark Worthen公司必須解決的第一挑戰。該公司目前正在研發新一代共擠式背板，目的是將繼續降低這款聚醯胺背板的製造成本，而性能仍優於PET背板。
市場前景能否如願所償？
聚醯胺背板捲土重來，光伏背板材料市場或許又將多出一個選項。但熟悉背板應用歷史的應該知道，一種新型背板材料的進入門檻有多高！十年來，賽伍、中來、福斯特等攜杭福、阿科瑪、大金等原材料商曆盡艱辛，方才奠定了共擠、複合、塗覆三種背板路線和材料選型。
而曾今的3A聚醯胺尼龍背板、THF含氟背板都被各種原因殘酷洗牌。帝斯曼收購的尚善背板也號稱是無氟環保，迄今為止儘管經受住了各種考驗，但市場份額極低；PET背板一直都在，但也只限於細分市場，不見有新的投入。
此時Tomark Worthen公司又翻出聚醯胺背板的無氟概念，不僅要衝擊十年來已經成型的背板市場，更要考驗曾經被3A醯胺背板傷透的心 - 真心不易呢！
而能為這款醯胺背板站臺的，大概就是為其獨家開發醯胺材料的杜邦公司了。面臨不斷下滑的PVF背板市場，杜邦和Tomark Worthen合作開發了這款新的低成本，性能不輸於3A、PET、PVDF的背板產品。以杜邦公司對材料選型的嚴謹態度來考量，推出這款產品應該是經過杜邦深思熟慮的，而且也是在美國能源部SunShot計劃中備過案的。
不知道在杜邦眼中，這款背板到底是攻擊PVDF或PET背板的矛，還是捍衛其背板市場份額的盾呢？
原標題:聚醯胺背板捲土重來？杜邦很「矛盾」？
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