朱立宁：KPK®背板在中国西部电站的适用性，kpk

2015年10月16日，由北极星太阳能光伏网、常州天合光能有限公司联合主办的“西北四省区(新疆)光伏电站质量˙设备选型研讨会”在新疆乌鲁木齐美丽华酒店举办。来自国内各大电站业主、设计院（所）、光伏设备企业等200余家企业参与了此次盛会。

会上，阿科玛（中国）投资有限公司,上海分公司的朱立宁博士发表了主题为《KPK®背板在中国西部电站的适用性》的演讲。

阿科玛（中国）投资有限公司上海分公司 朱立宁博士

以下为演讲实录：

朱立宁：谢谢大家。我是阿科玛的朱立宁，很高兴有这个机会在接下来的三十分钟里面跟大家分享关于背板的一些问题。

大家看这个题目叫适用性，什么叫适用性？所谓的适用性就是合适。那么合适的标准是什么？我个人认为就是“可靠、可得、可选”。所谓“可靠”大家都理解，是质量可靠、安全，能保证25年的品质。“可得”就是说这个材料市场上要买得到，而且要满足大量的需求。第三“可选”，最好作为设计方，作为业主来说，我选择一个好的背板，我不希望只有一种选择。

目前大家在背板的选择上，我相信很多人面临一个两难的问题。第一个就是市场上那么多背板，我该选哪一个？哪一个能满足西部电站的要求？那么第二个也是另外一个极端来说，是不是说我只能用某某背板，在西部电站才合适？我希望我的演讲能够对解答这两个问题有所帮助。那么在讲的过程中，肯定也要涉及到比如跟其它材料背板的一些对比，那么这个对比的意义，不在于说我要证明哪个材料孰好孰坏，我是希望通过这个对比，材料的对比，能够让大家对背板材料有一个全面的认识。在选择的时候，你知道应该怎么去选择。

简单先介绍一下阿科玛公司，阿科玛公司是一个总部在法国的全球性的化学公司。我们一年的销售额75亿欧元，19000名员工，在50多个国家有生产基地。阿科玛的一个特点就是90%的产品在全世界是排前三位的。这也是我们的一个理念，就是说只做领先的，不领先的产品我们不要。

从研发方面来讲，我们在全球有13个研发中心，在中国主要是常熟研发中心。那么我就直接切入这个材料本身，大家看到PVDF，大家可能听说过PVDF。什么东西呢？就是偏二氟乙烯CF2-CH2单体，聚合的高分子聚偏二氟乙烯。实际上大家都听说过含氟背板，为什么含氟的背板比较好？归根结底，实际上就是因为有一个碳氟键。碳氟键是目前已知的最强的化学键，它的键能485千焦。因为有这个碳氟键，所以氟聚合物具有一系列比较好的性能。比如说耐紫外线，高阻隔，耐化学腐蚀，耐热，阻燃等等。所有的这些性能，都是由这个碳氟键来贡献。

阿科玛作为全球PVDF的领导者，在PVDF方面有四个研发中心，有很多专利技术。我们也是唯一在全球，美国、法国、中国三个大陆都有生产的生产PVDF的公司。上游单体我们也生产，整个材料的产业链分布是比较齐全的。

其实PVDF这个材料在光伏领域可能也就是近七、八年的事情。我们是2006、2007年开始做的。但实际上它在其它各个非常严酷特殊的领域，都有广泛地应用。比如说金属建材外墙的涂层,还有就是最近比较热的，深海采油。深海采油，海底铺设和送上来的柔性复合管路，它需要PVDF做耐腐蚀复合层。还有就是最近比较热的锂离子电池，PVDF在锂电池里是用做粘接剂和隔膜涂覆。种种的这些，实际上大家可以看到，这个材料是一个长期用在非常严酷特殊的环境。同样，在光伏行业也用这个材料。

2015年10月16日，由北极星太阳能光伏网、常州天合光能有限公司联合主办的“西北四省区(新疆)光伏电站质量˙设备选型研讨会”在新疆乌鲁木齐美丽华酒店举办。来自国内各大电站业主、设计院（所）、光伏设备企业等200余家企业参与了此次盛会。

会上，阿科玛（中国）投资有限公司,上海分公司的朱立宁博士发表了主题为《KPK®背板在中国西部电站的适用性》的演讲。

阿科玛（中国）投资有限公司上海分公司 朱立宁博士

以下为演讲实录：

朱立宁：谢谢大家。我是阿科玛的朱立宁，很高兴有这个机会在接下来的三十分钟里面跟大家分享关于背板的一些问题。

大家看这个题目叫适用性，什么叫适用性？所谓的适用性就是合适。那么合适的标准是什么？我个人认为就是“可靠、可得、可选”。所谓“可靠”大家都理解，是质量可靠、安全，能保证25年的品质。“可得”就是说这个材料市场上要买得到，而且要满足大量的需求。第三“可选”，最好作为设计方，作为业主来说，我选择一个好的背板，我不希望只有一种选择。

目前大家在背板的选择上，我相信很多人面临一个两难的问题。第一个就是市场上那么多背板，我该选哪一个？哪一个能满足西部电站的要求？那么第二个也是另外一个极端来说，是不是说我只能用某某背板，在西部电站才合适？我希望我的演讲能够对解答这两个问题有所帮助。那么在讲的过程中，肯定也要涉及到比如跟其它材料背板的一些对比，那么这个对比的意义，不在于说我要证明哪个材料孰好孰坏，我是希望通过这个对比，材料的对比，能够让大家对背板材料有一个全面的认识。在选择的时候，你知道应该怎么去选择。

简单先介绍一下阿科玛公司，阿科玛公司是一个总部在法国的全球性的化学公司。我们一年的销售额75亿欧元，19000名员工，在50多个国家有生产基地。阿科玛的一个特点就是90%的产品在全世界是排前三位的。这也是我们的一个理念，就是说只做领先的，不领先的产品我们不要。

从研发方面来讲，我们在全球有13个研发中心，在中国主要是常熟研发中心。那么我就直接切入这个材料本身，大家看到PVDF，大家可能听说过PVDF。什么东西呢？就是偏二氟乙烯CF2-CH2单体，聚合的高分子聚偏二氟乙烯。实际上大家都听说过含氟背板，为什么含氟的背板比较好？归根结底，实际上就是因为有一个碳氟键。碳氟键是目前已知的最强的化学键，它的键能485千焦。因为有这个碳氟键，所以氟聚合物具有一系列比较好的性能。比如说耐紫外线，高阻隔，耐化学腐蚀，耐热，阻燃等等。所有的这些性能，都是由这个碳氟键来贡献。

阿科玛作为全球PVDF的领导者，在PVDF方面有四个研发中心，有很多专利技术。我们也是唯一在全球，美国、法国、中国三个大陆都有生产的生产PVDF的公司。上游单体我们也生产，整个材料的产业链分布是比较齐全的。

其实PVDF这个材料在光伏领域可能也就是近七、八年的事情。我们是2006、2007年开始做的。但实际上它在其它各个非常严酷特殊的领域，都有广泛地应用。比如说金属建材外墙的涂层,还有就是最近比较热的，深海采油。深海采油，海底铺设和送上来的柔性复合管路，它需要PVDF做耐腐蚀复合层。还有就是最近比较热的锂离子电池，PVDF在锂电池里是用做粘接剂和隔膜涂覆。种种的这些，实际上大家可以看到，这个材料是一个长期用在非常严酷特殊的环境。同样，在光伏行业也用这个材料。

那么在光伏的背板上，大家知道另外一个很著名的材料，就是PVF，也就是大家通俗所成的PVF背板。那么我想，咱们先看一下PVF背板和KPK®这两个材料应用的场合，也就是市场规模。大家看到，PVF大约应该是百分之八、九十以上，目前它所有的产能基本是在光伏行业，在交通工具上也有一些运用。而PVDF的应用非常的广泛，而且它用在建筑涂层已经50年，在油气管道上应用了26年。

那么下面这句话怎么去理解？实际上给大家一个很直接的概念，假设，我把全球PVF的年产能全部拿来做背板，能做多少呢？大概8到10GW。如果，把全球所有的PVDF材料年产量，全部拿来做光伏背板。一年大概做100GW。所以大家看到这个材料的本身产能是10倍的差距。所以下面这句话大家也就容易理解了。

那么从材料的特性上去比较，PVDF和PVF比较，它的耐紫外、阻水气、阻燃各方面要更加好。为什么？我在下面会有讲到。目前市面上比较普遍的，第一个当然是PVF背板，大家也知道。第二个大家也知道，PVDF的背板不止我们一家，也有其它的PVDF的膜如单层膜。那么第三个就是我今天要讲的KPK®，它所谓的K层实际上是阿科玛专利的三层的PVDF薄膜，才能叫做K膜。KPK®是阿科玛的一个注册商标。K我们指的是PVDF的三层结构薄膜。

那么另外一个大家也知道，现在外面很多涂层背板，大多数的涂层背板使用的是FEVE类的树脂为基料的涂料。那么FEVE它是一类树脂，它不是某一个，它是一类。那么这一类的树脂它的含氟量差距很大。高的有20%，低的大概只有10%以下。所以大家看到的质量参差不齐，所以当你不知道时，他就跟你说是氟涂料，但实际氟涂料它的含氟量是有千差万别的。

那么我们来看看，PVF它的含氟量是41%。在膜里面它还有其它的成份，所以实际上的PVF含量应该在百分之三十多。PVDF单层膜应该在百分之40到50之间的含氟量。那么PVDF的三层膜，因为我们的K层是PVDF三层结构膜，表面是一层纯的PVDF，所以它的表面含氟量是在59%。所以这就是为什么前面那一页你看到的，跟PVF有差别，因为它的含氟量是有差别的。

在金属幕墙建材行业，按超耐侯涂层的国家标准，要求一个涂层含有70%以上的PVDF基材。那么70%以上的PVDF是什么概念呢？也就是说它的含氟量在42%。也就是说，如果你的含氟量在40%以上，我可以认为你这个涂层也好，薄膜也好，它是超耐候的。我们有一个含氟量的快速检测法。如果大家有兴趣，可以寄给我一个样品，3厘米*3厘米大小的一个样品。我们在常熟的研发中心，可以很快的测试含氟量是多少。

回到我们今天的主题，西部电站。西部电站主要气候特征跟其它的地方有什么区别？对背板有什么特殊要求？我就主要说三点。第一，强烈的紫外线。西部辐照量大，对发电水平，对材料的破坏更加严重，因为它的紫外线非常高。那么这个东西，我们认为是可以定量的。待会儿我会讲到。就是说背板在西部21年的紫外辐射量相当于QUVA5000小时的辐照量。这个是可以比对的，而且我们在实验中发觉，QUVA这个测试跟户外的实际的测试，它的一致性是非常好的

第二个，大家可以理解，因为白天温度很高，所以热稳定性和热反射很重要。热反射也可以帮助组件降低温度，不要太高。第三个，像上午曾总也说了，很多同事也说了，耐风沙腐蚀。当然不能跟玻璃比，但是就是说作为一个氟材料，它的耐磨性是怎么样的？还有你要看它老化以后的耐磨性。所以很多背板厂家出来说，我的耐磨性很好，我落沙实验多少。这个只讲了一半，那么我的问题是，10年以后你的耐磨性是怎么样的？这个也可以通过实验来做。怎么做呢？就是我如果做QUVA5000小时以后，我再做你这个背板的落沙实验，我就可以看出你的衰减是多少。从这个方向去判断，你这个材料耐磨、耐风沙，10年以后甚至20年以后会是怎么样的。

这个可能大家也见过，就是我怎么来判断一个背板在户外25年的一个很重要的依据。实际上是这样的，每个地区它的紫外量每年的平均值，这个都是可以查到的，有历史数据。紫外的变化，我所说的紫外就是400纳米以下的。

因为背板在背面，所以它是有个反射光到达背面。不同的基材，它的反射率是不一样的，我指的是对紫外的反射率。比如混凝土地面，大约是20%左右。黄沙，比如沙漠，大约是10%到12%。草地大约是8%。那如果积雪，雪面，大家可以想象一下，因为是白的，可以达到85%，也就是说几乎正面的紫外和反面的紫外是一样。所以我们在这儿取一个平均值，就是说15%，我假设它平均值是15%。那么我把中国不同地区的紫外量乘以15%，乘以25，那么我得到的就是25年我这个背板所接受的总的辐射量。那么我把它分为三档。大家看到，红色的部分，包括新疆在内，每平方米达到300千瓦时以上。橘红色的部分，200千瓦时；黄色的部分，100千瓦时。

我前些年参加制订背板国家标准，最高的一档也就是120千瓦时。当然，第一个，国标要允许大部分的背板过。第二个就是说，因为300千瓦时要耗的测试时间很长。但是，对于西部电站，我希望大家能够有个共识，如果这个背板你的紫外测试的量不到300千瓦时，那我就要对25年这个事情打一个问号。在这一点上我希望大家首先有一个认识。当然在其它的地区比如东部这些，可能就比较低。

那么同时，我们也能把这个辐照量转换成QUVA的测试小时数，是多少呢？比如说300千瓦时，大概就是5500到6000小时左右。那么这就是我刚才说的。看这两个图，这两个图它的关键，这是佛罗里达户外暴晒。这是现实的，佛罗里达大家知道都是比较热，光照很足，也很湿。那么右边那个，就是QUVA。当然我这个是正面暴晒，是实际户外加速老化试验。测试结果，两者一致性是非常好的。

我这个测的是一个光泽的变化，因为材料光泽的变化表征了它表面有没有材料降解。所以大家看到，20年大概就是在这个位置，6000小时。所以大家看到在这个位置，PVDF几乎没什么变化。我也说了，它已经应用了50年。

那么说到这个热稳定性，大家都知道K膜，ＵＬ的测试ＲＴＩ值可以达到150摄氏度，机械性能。我们大家知道PVF一般是125度左右，这个大家都是可以直接去查的。这我要讲的是什么呢？叫总日光反射率。总日光反射率高，这有两个好处。因为里面那一层你把光反射回去的话，对于组件散热和发电效率有一定帮助。一般背板白度高，总日光反射率高。PVDF的背板更白，它对日光的反射率是更高，达到85%。一般的PVF第一代，一般在70%左右。所以这也是个区别。

那么大家最关心的，耐风沙腐蚀到底怎么样？那么我们看一看，我做两个试验，一个是最初的，一个是5000小时以后的。那么我们可以看到，如果对材料本身厚度相同厚度来比较的话，PVF背板一般是69升沙量，KPK®是72升沙量。那么我们15年以后，这个保持率是多少呢？PVF背板是81%，KPK®大概是86%。衰减率一个是19%，一个是14%。所以公正的讲，这两个材料在这个耐摩擦性能上，是相当的，我个人认为，虽然有一些小小的差别，但是我认为是相当的。如果你看水气阻隔的话，因为我们KPK®是表层有纯的PVDF，所以它老化以后的水气阻隔性保持要优于PVF。PVF薄膜是单层氟膜。

最后我们就简单讲一下，因为KPK®还有很多的其它性能。红色的部分可能不一定跟西部有关，但是跟光伏的背板应用有关。比如，说我举个例子，耐腐蚀。耐腐蚀就是耐湿气，耐酸雨，耐氨气。这些我们都是有数据的，因为时间关系，回头大家如果有兴趣的话，我们可以跟大家分享这些数据。还有就是耐盐雾，KPK®的K层的耐盐雾性能是非常好的。我们KPK®的耐盐雾性能，包括这方面的数据我们都是有的。所以在海边，是没问题的。这些性能都是在其它的应用场合已经被证实的，KPK®的性能，所以希望大家能够理解，为什么说这个材料做背板是比较合适的。

所以，我再次强调，KPK®背板的Kynar®薄膜，我们这个薄膜本身是一个三层的结构，它的外面有两层纯的PVDF，这也是KPK®的Kyna®薄膜跟其它的PVDF薄膜有不一样的地方，也是我们的一个专利技术。

最后给大家做个总结，首先，KPK®薄膜一个独特的三层结构，KPK®阿科玛公司的一个注册商标。从我们的数据和我们的观察来看，KPK®的三层薄膜至少跟38微米PVF薄膜的性能是相当或略好。那么KPK®的这个背板具有一个优异的耐紫外性能，还有很好的热稳定性，高总阳光反射，还有它的耐沙摩腐蚀性能，也经得起老化的考验。所以我们认为是满足中国西部强温差地区的严酷的自然环境要求。KPK®背板在中国西部电站是适用的。

最后我补充两句。大家可能要问我另一个问题，你说KPK®可以用，PVF背板可以用，有没有其它材料还可以用在电站？那我的回答是，从性能上来讲是有的，比如说ETFE，比如说ECTFE，这些材料都是不错的材料。ETFE的延展性非常好，ECTFE它的阻隔性非常好。所以这些材料都是非常好的材料。那为什么没有在光伏行业使用？大家可能说贵。为什么贵呢？其实就是少。那ECTFE全球的产能，即使什么都不干，你全部拿来做背板，也就两、三个GW。所以作为用户来讲，兴趣也不大。作为厂家来讲，他们的关注点也不在这方面。所以说从性能上来讲，确实适用的氟聚合物的材料做背板，确实有，但是我们要综合各种条件来看，再选出来。我今天先讲到这儿，接下来如果有什么问题，也欢迎大家跟我再讨论，谢谢大家。