專訪江蘇索拉菲斯合成材料有限公司總裁彼特•沃爾符斯雷訥（Peter Wolfslehner）



“從防患于未然的角度來說，減少乃至杜絕光伏系統(tǒng)設備產品中的有毒物質，可能是最好的辦法。這是光伏產品生產商必須要面對的課題。我們需要思考的是，如何讓這種生產清潔能源的系統(tǒng)本身，乃至它的設備的生產過程，都變得更加清潔和環(huán)保一些？”

對于正在大量應用于建筑及其他生活設施上的光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，其所使用的材料是否完全無毒、無污染，無疑將會成為一個越來越重要的基本條件。

作為清潔的能源，光伏發(fā)電與社會生活具有非常廣泛的結合前景。特別是分布式光伏發(fā)電的應用，正越來越多地出現(xiàn)在人群密集的社會生活空間中，非常容易被人們接觸到。因此，其配套設備是否對人畜完全無毒、副作用，至關重要，這無疑對光伏系統(tǒng)產品的生產材料提出了更高的“清潔”要求。

而在整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的配套設備中，長時間暴露于室外的電池組件，除了要長期歷經惡劣的氣候環(huán)境檢驗，還將經受火災、地震等突發(fā)災害的考驗，因此其構成材料不僅應具備較高的耐候性能，同時還應具有良好的環(huán)境友好性。

曾有媒體報道，在歐洲、澳洲、日本市場，均曾發(fā)生過多起屋頂光伏系統(tǒng)火災事故，并出現(xiàn)過因電池組件燃燒后散發(fā)出有毒氣體而致人中毒的事件。

調查結果顯示，不少光伏系統(tǒng)起火，多是由于系統(tǒng)設計、安裝不規(guī)范所致。有毒氣體的來源，則與部分組件封裝材料中含有有毒物質有關，而背板中含有劇毒化學物質——氟，可能正是原因之一。

年前，總部和研發(fā)部門位于奧地利的光伏組件背板供應商江蘇索拉菲斯合成材料有限公司（以下簡稱“索拉菲斯”）在上海宣布，正式推出不含氟的環(huán)保背板——基于PA12材料的光伏組件背板SF0150。

作為絕緣材料和光伏背板方面的專家，彼特•沃爾符斯雷訥（Peter Wolfslehner）在創(chuàng)辦索拉菲斯之前，曾就職于全球知名光伏背板企業(yè)多年。日前，記者記者在上海專訪了現(xiàn)任職索拉菲斯公司總裁的他。

彼特先生說，在一個新技術、新材料乃至新思想不斷迭代的年代，光伏背板材料也正在迭代。而此次的迭代主題，正是環(huán)保。

記者：據我們所知，利用化學材料制作出來的光伏組件背板，被稱之為“柔性背板”，以區(qū)別于此前利用玻璃的背板，您能給我們講講“柔性背板”的來源和歷史嗎？

彼特：光伏組件背板開始使用玻璃以外的柔性材料，大約起源于十五到二十年前的歐洲市場，之后不久，日本企業(yè)也開始跟進。而早期的光伏組件，雙面都是玻璃的。

柔性背板的興起，是由于大量光伏系統(tǒng)開始安裝在人們的房屋屋頂上。因為屋頂的承重能力畢竟有限，為了安裝更多的電池組件，就必須想辦法減輕光伏電池組件的重量，于是技術人員開始研發(fā)和嘗試利用重量輕的柔性材料制作光伏組件的背板。

但在隨后，人們發(fā)現(xiàn)，使用柔性背板的電池組件，在加工時還可以大大降低電池片的破片率。因此，越來越多的光伏組件制造企業(yè)開始接受柔性背板。

不過，當時的柔性背板價格還比較高，比玻璃貴不少，后來隨著產量的提高，成本才開始降低到了與玻璃差不多的水平，也才開始得到大量的應用，并成為光伏組件封裝方式的主流。



記者：氟是一種劇毒的化學物質，這應該是一個常識。那么，早先的光伏組件背板為什么會使用含氟的材料呢？

彼特：在不含氟的環(huán)保背板出現(xiàn)之前，市場上普遍的背板材料都是含氟的，因此很多人都認為光伏背板材料是必須要含氟的。

最初的背板材料之所以含氟，是因為氟原子在耐候性方面有顯著的特性，它具有非常強的抗紫外線性能，這對需要長期在陽光下暴曬的電池組件而言，無疑具有非常重要的意義。

我覺得，當時可能是由于人們對材料的了解和選擇范圍有限，才讓含氟的背板材料在后來似乎演變成了行業(yè)約定俗成的標準。

變革，當然不是一件容易的事。何況在材料科技領域，由于研發(fā)的巨大投入和技術的慣性，科技工作者們很難去革自己的命。（吐著舌頭調皮地笑）

不過，隨著光伏行業(yè)的成熟，含氟的背板材料在使用中開始出現(xiàn)一些令人頭疼的問題。

一般而言，歐美成熟市場均要求企業(yè)考慮產品的全生命周期問題。也就是說，生產者并不是僅僅把產品買給客戶了就算結束，還要考慮產品的回收處理，并承擔由此帶來的成本。

在光伏組件回收時，人們就遇到了一個難題，含氟的光伏背板如果通過焚燒處理，則會產生氟化氫等非常劇毒的氣體，改用其他方式，氟同樣也很難處理。

而此時，在歐洲、日本和澳洲市場，也都曾出現(xiàn)了一些案例，由于屋頂電站發(fā)生火災，造成了消防員或其他人員中毒乃至身亡的事故，雖然其中的原因并不完全是因為背板含氟，但卻仍然因此對含氟背板的前景提出了挑戰(zhàn)。

有研究結果顯示，當氟在空氣中的含量達到1PPM（parts permillion，百萬分率。1ppm，即一百萬千克的溶液中含有1 千克溶質。——編者注）以上時，就會對人帶來明顯的影響。如果大量氟化物進入人體內，輕則會引起急性中毒，可以產生如厭食、惡心、腹痛、胃潰瘍、抽筋出血等病變，重則甚至會造成死亡。而氟化物在燃燒中，釋放出來的濃度會更高。（皺著眉頭的彼特面對記者聳了聳肩，攤開雙手）

當然，使用含氟材料做成的光伏背板，氟的狀態(tài)處于固化狀態(tài)，加上目前的光伏背板阻燃性較高，在通常情況下的安全性還是有保障的。

記者：光伏電站發(fā)生火災的原因跟背板材料有關系嗎？

彼特：屋頂光伏電站起火的原因，有的是因為系統(tǒng)設計安裝不規(guī)范，比如布線不合理導致輸電線路短路；有的是因為組件產品其他方面的質量問題引起的，比如接線盒的原因；也有的是因為建筑本身發(fā)生火災事故，而引發(fā)了光伏系統(tǒng)燃燒?；竞捅嘲鍥]有關系。

曾經有報道說，澳大利亞有近四分之一的屋頂光伏系統(tǒng)存在安裝布線問題，并能夠導致火災危險。而荷蘭政府也曾警告，有60多萬個光伏組件具有火災隱患。

因此，不管是哪種原因的火災，如果燃燒到電池板，都有可能因為電池板材料中的有毒物質的揮發(fā)和泄漏，而給救火的消防人員造成傷害。隨著越來越多的屋頂光伏系統(tǒng)的建成，這顯然會成為一個更加顯著和緊迫需要解決的問題。

而且，在電池板生命周期最后的回收環(huán)節(jié)，對于有毒害的物質的處理，同樣是個問題。

從防患于未然的角度來說，減少乃至杜絕光伏系統(tǒng)設備產品中的有毒物質，可能是最好的辦法。

這是光伏產品生產商必須要面對的課題。我們需要思考的是，如何讓這種生產清潔能源的系統(tǒng)本身，乃至它的設備的生產過程，都變得更加清潔和環(huán)保一些？

記者：除了您剛才所說的環(huán)保與安全外，一般而言，評估光伏背板材料是否優(yōu)異，還有哪些參考指標？

彼特：一般情況下，評估背板的指標主要有耐候性、電氣性能和水汽透過率，當然，還有抗拉強度等。

耐候性，也就是產品的抗老化性能，這可以通過行業(yè)內簡稱的“雙85濕熱老化試驗”來評估。“雙85濕熱老化試驗”，是指在85℃高溫和85%的相對濕度這樣一個高溫高濕的環(huán)境下，通過連續(xù)不間斷的數百上千小時的測試，來觀察或檢測材料各方面的性能，包括性能的衰減、材料的老化等情況，以達到評估產品質量的目的。

這相當于一個快速的老化過程。行業(yè)內大致認同在“雙85濕熱老化試驗”中能達到2000 小時而各方面性能變化保持在一定水準內的組件，其對應的實際壽命相當于20年。

目前，一般的光伏背板在測試到2000小時時，就開始出現(xiàn)材料開裂和性能失效。實際上，這也正是大家公認光伏系統(tǒng)的壽命約在25年左右的一個由來。因為，質量較好的組件背板的壽命也只有25年左右，這限制了組件以及光伏發(fā)電系統(tǒng)的壽命。

背板的電氣性能，則是指它在系統(tǒng)電壓和絕緣性能方面的表現(xiàn)。目前要求的組件背板的系統(tǒng)電壓標準，為大于或等于1000v•DC，但也在向著1500v•DC的方向發(fā)展，因為組件越來越大，這就要求背板耐系統(tǒng)電壓的能力越來越大。同時，要求背板具有更高的電阻率。

水汽透過率，是指在單位面積內水汽透過組件背板的多少，可在38℃、90%的相對濕度這樣一種環(huán)境下測試。一般情況下要求光伏組件背板的水汽透過率越低越好，因為要阻止水汽浸蝕進去腐蝕EVA 或電池。

水汽透過率的單位是“g/天﹒平方米”。目前，傳統(tǒng)背板的水汽透過率在1.5-2.0g/天﹒平方米之間，一般在1.8g/天﹒平方米左右。

除了這幾項主要的指標，還有材料的抗拉強度等。

記者：那么，索拉菲斯的新光伏背板在這幾項指標上的表現(xiàn)如何？它與傳統(tǒng)的光伏背板有哪些不同？

彼特：除了不含有毒的化學物質外，我們最近新推出的SF0150光伏組件背板，在耐候性、電氣性能和水汽透過率方面均要優(yōu)于傳統(tǒng)光伏組件背板。

在“雙85濕熱老化試驗”中，SF0150光伏組件背板連續(xù)測試到3000小時，基本性能變化不大，而且沒有出現(xiàn)材料開裂現(xiàn)象。本來測試還可以繼續(xù)往下做，但有點遺憾的是，到了3000小時后我們自己放棄了，因為這個表現(xiàn)已經大大優(yōu)異于傳統(tǒng)的背板了。

電氣性能方面，SF0150光伏組件背板基本在1200v•DC 左右，從電氣安全的角度講還有一定的富余，可以比較容易地做到1500v•DC的標準。它的電阻率表現(xiàn)可能更優(yōu)秀一些，比傳統(tǒng)背板要高出將近十倍。

傳統(tǒng)背板的電阻率一般在7×1010到8×1015之間，SF0150則達到了70×1010~15。

而SF0150在水汽透過率方面，不僅低于傳統(tǒng)背板，范圍在1.0-1.9g/天﹒平方米，一般為1.3g/天﹒平方米左右，更重要的是，SF0150的水汽透過率是可以可根據客戶的需求進行調節(jié)的。

這種可調節(jié)有什么意義呢？雖然，理論上來說，背板的水汽透過率越低越好，但不同客戶的要求，也總是千差萬別的。比如，有的客戶就跟我們反映說，他的組件由于設備問題做得一般，里面有一些揮發(fā)物需要揮發(fā)出去，或者因為層壓工藝達不到，因此抽真空抽得不太好，需要排空氣出去，這樣的客戶就需要水汽透過率高一些。而另外的客戶則說，他的光伏組件要用在海邊的電站，環(huán)境很潮濕，因此需要更低一些的水汽透過率。

這種可調節(jié)，是傳統(tǒng)背板做不到的。或者，傳統(tǒng)背板只能通過調整材料厚度來實現(xiàn)這種調節(jié)，而SF0150則可以在相同厚度下實現(xiàn)可調節(jié)。因此，對客戶來講，當我們了解了他們的生產設備及工藝情況后，就可以提供量身定制的透過率。

另外，SF0150在熱導率方面的表現(xiàn)同樣也比傳統(tǒng)背板優(yōu)秀。一般背板的熱導率約為0.15W/mk，SF0150則能做到0.25 W/mk左右。雖然熱導率不是背板較重要的一項指標，但對于將太陽80%以上的能量轉化為了熱能的光伏電池組件而言，熱導率高的背板材料當然更好?？赡芤恍┙M件生產商有些忽略了這項指標，但在許多光伏電站投資者看來，這其實是相當重要的一個表現(xiàn)。

同時，SF0150背板一次擠壓成型的生產工藝，相對于需要使用各種溶劑來將材料復合在一起的傳統(tǒng)背板生產工藝而言，也具有更高的環(huán)保性。

傳統(tǒng)背板的生產，無論是涂氟工藝，還是復合工藝，都要用到化學溶劑，而多數化學溶劑都會含有丙酮和甲苯等有毒原料，雖然這些化學溶劑是在封閉的環(huán)境下使用，但畢竟是有毒或者有污染的原料。

而SF0150背板一次擠壓成型的生產工藝，則基本上是一個物理加工工程，兩者環(huán)保性一目了然。

除此以外，在大家更為關心的成本方面，SF0150也具有相當大的競爭力。

記者：SF0150是如何做到這樣的表現(xiàn)的？

彼特：這就要說到索拉菲斯背板所使用的原材料了。

SF0150 背板的主要原材料，來自于德國的Evonik公司，這家創(chuàng)辦于1846年擁有近180 年歷史的公司是全球最知名的化工企業(yè)之一，他們的一位比利時科學家在上世紀70年代時開發(fā)出了一種創(chuàng)新的材料PA12。

這種材料無毒無污染，同時具有良好的耐腐蝕性及耐候性能，目前已被大量使用于海底電纜、石油管道、汽車油管等長期需要在惡劣環(huán)境下工作的產品中。

在幾年以前，為了開發(fā)新的光伏背板，我們發(fā)現(xiàn)了PA12這種材料，并與Evonik公司的科學家一起開發(fā)出了基于PA12材料的光伏背板。目前，我們是世界上唯一只使用PA12材料生產光伏背板的公司。（吳軍杰）