太阳能取之不尽用之不竭，作为最重要的清洁能源太阳能越来越受到人们的重视。随着光伏平价上网脚步的日益临近，产业链各个环节都有着降本提效的巨大压力，作为太阳能组件最重要的封装材料-太阳能电池背板也面临巨大压力。目前市场上的太阳能电池背板种类繁多，设计寿命一般为25年，满足组件生命周期的使用需求。从总体上来说，背板主要分为复合、涂覆及其他三种类型。
复合型太阳能电池背板以中间层PET聚酯薄膜为基础在内外侧通过胶黏剂贴合含氟薄膜制得(部分厂家为降低成本内层也会选用非氟E层)，所用含氟薄膜主要分为两大类，一类是PVF薄膜(简称T膜)，又名聚氟乙烯薄膜，另一类是PVDF薄膜(简称K膜)，即聚偏氟乙烯薄膜。涂覆型太阳能电池背板也是以中间层PET聚酯薄膜为基础在内外层涂覆含氟树脂涂料制得，其无需胶黏剂与复合型背板相比具有生产周期短、性价比高等特点。其他类型的背板主要是以聚酰胺(俗称尼龙)为材料通过共挤工艺制得。背板内外层材料选择使用含氟薄膜或含氟树脂涂层业内已有共识，但并不是所有氟材料都有长期的户外实际使用经验，目前经过25年以上户外实际验证的氟材料只有美国杜邦公司的Tedlar® PVF含氟薄膜以及日本大金公司的Zeffle四氟树脂。PVDF薄膜虽然也是含氟材料，但户外实际应用年限较短，且目前能批量生产PVDF薄膜厂家的产品性能表现参差不齐，主要表现为结构、厚度、配方不同以及其原材料PVDF和亚克力来源不同，使其在户外使用中存在较大不确定性。
PVDF薄膜的由来
在光伏行业起步的前些年，光伏背板材料端一直是杜邦的Tedlar® PVF薄膜(简称T膜)占据了市场的主流，各大终端、组件厂也是在这个时候认识了T膜这种材料，并且也在实际的产品中大规模应用。由于杜邦T膜的产能限制，相应背板产品满足不了市场快速扩张的需求，另外杜邦T膜产品售价较高，促使行业开始探索寻求一款低成本的含氟薄膜替代杜邦T膜，这就给了PVDF薄膜一个发展的良好窗口期，2009年左右，法国阿科玛公司开发了三层结构的Kynar® PVDF薄膜(简称K膜)，并注册商标KPK®，其产品定价低于杜邦T膜产品，产能也快速扩张，业内客户逐渐接受并开始采用此K膜产品，但由于三层结构的PVDF制作工艺较为复杂，成本仍然高于市场预期，于是工艺更为简单的单层PVDF薄膜应需而生，同样简称为K膜，成本随工艺简化大幅降低，受市场扩张及低成本需求影响，韩国，日本地区几家公司迅速加入到单层K膜的生产行列并占领了部分细分市场。时间来到2014年，中国部分企业察觉商机也纷纷加入到单层K膜生产行列，以更低的价格博取市场的青睐，但由于质量还无法达到进口K膜水平，迟迟未被市场普遍接受，仅受限应用于小型项目或冒充进口K膜被采用。截止2016年底K膜类复合背板整体市占率接近50%，凭借低廉的价格K膜也成为重要的背板复合材料之一。
PVDF薄膜的配方及工艺
PVDF是目前使用量第二大的氟塑料，PVDF颗粒自身难以成膜，如若要把PVDF颗粒制成薄膜必须添加其他材料—30%左右的聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA，俗称亚克力)作为增塑剂以提高其成膜性，加入PMMA后的PVDF在熔融状态下更容易成膜。关于PVDF薄膜的成膜工艺市场上以吹膜和流延两种成型工艺为主，这两种工艺在食品、药品、日用品等包装材料上有较为成熟的生产经验，因此操作难度与工艺控制相对简单。
PVDF薄膜的性能隐患
1.断裂伸长率
PVDF中加入大量PMMA后会影响薄膜的抗老化性能，主要表现为断裂伸长率低，一般低于30%。为了弥补这个缺陷，个别厂家在配方中添加弹性体以达到更高的测试结果。通过这两种成型工艺制备的薄膜在纵向有不同程度的拉伸，但在横向的拉伸都很弱或甚至没有拉伸，造成薄膜横向机械性能均较差，这也是目前为止PVDF薄膜从根本上较难解决的问题，面临着巨大的开裂风险。如下图1、图2摘自杜邦(中国)研发中心论文《光伏背板加速老化测试方法研究及相关国内外标准进展》。
图1：PVDF薄膜湿热老化前后机械性能变化
图2：户外使用4年的PVDF背板外层开裂形貌
