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光伏含氟背板二次污染亟待解決 組件回收遇技術瓶頸
日期:2017-05-19   [復制鏈接]
責任編輯:xiaoguang 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:光伏組件背板是影響投資收益的決定性因素之一。然而占據(jù)主流的含氟背板安全和去向問題,正逐漸凸顯。晶體硅太陽電池組件以—EVA—電池片—EVA—背板的順序封裝成“三明治”結(jié)構。作為光伏組件背面的“防護墻”,背板是光伏組件的重要組成部分,不僅起到封裝的作用,同時還要保證光伏組件內(nèi)部電池不受到環(huán)境的影響。

2015年11月12日,杭州某組件代工企業(yè)內(nèi)的員工像往常一樣結(jié)束半天的工作開始午休。然而,從午餐后開始,廠區(qū)內(nèi)陸續(xù)有65名工人出現(xiàn)發(fā)熱、咳嗽、胸悶、頭痛及頭暈等癥狀。經(jīng)過安監(jiān)、環(huán)保、疾病預防控制中心等單位開展病因調(diào)查后發(fā)現(xiàn),這次事故因現(xiàn)場焚燒光伏背板材料形成劇毒物質(zhì)——氟化氫所致。

在東旭藍天副總裁徐永邦看來:“對投資商來說,在投資和回購光伏電站的時候,非常關心背板的質(zhì)量和安全。”如果組件壽命不達標,則一切的投資測算都是構建在沙灘上的城堡。由于光伏組件多數(shù)處于氣候變化大,環(huán)境惡劣,所以使用的背板材料要穩(wěn)定耐久。一般的環(huán)境中,公認的耐受時間是25年。

組件輔材質(zhì)量是影響投資收益的決定性因素之一。然而組件安全和退役后的儲存和去向問題,正逐漸凸顯。龐大的光伏裝機容量孕育了光伏背板市場,但是這個市場背后存在著不為人知的隱憂卻一直以來被人忽略。當下的光伏組件回收大多以焚燒、填埋為主,也有些集團開始研發(fā)組件回收技術,但針對含氟背板引發(fā)的二次污染等問題,仍然沒有有效的解決手段。

一位背板生產(chǎn)企業(yè)工作人員認為:“在沙漠中的電站還好說,那么這些材料走到居民家中后果不堪設想。”

相關人士預計,未來分布式有60%將被安放在人口相對稠密的居民、工商業(yè)屋頂,但輔材安全、環(huán)保性能卻讓分布式光伏發(fā)展蒙上了一層尷尬的陰影。當然,這背后是市場、技術與政策三重因素的共同結(jié)果。

含氟背板的一家獨大

最早進軍背板材料領域的外資供應商表現(xiàn)足夠強勁,其中僅杜邦就幾乎壟斷了75%的光伏輔料市場。

“杜邦是全球最大的光伏背板鍍膜供應商,有超過20年的穩(wěn)定運行經(jīng)驗。光伏電廠壽命長,設備必須要有好的質(zhì)量保證,”一位背板供應商告訴《能源》記者。

大約在20年前,杜邦集團開發(fā)出了人們熟知的TPT結(jié)構,即Tedlar//PET//Tedlar結(jié)構,隨著國內(nèi)開始出現(xiàn)光伏電站的開發(fā)熱潮,光伏背板正在成為杜邦迅速擴大中國市場份額的強有力的踏板。


不過,TPT材料并不是光伏業(yè)主的唯一選擇,市場上流通的還有荷蘭皇家帝斯曼集團、法國的阿科瑪公司、韓國SKC公司、日本的吳羽公司等產(chǎn)品。此外,比TPT結(jié)構更低價更高效的光伏背板產(chǎn)品紛紛涌向市場。從杜邦第一款進入光伏市場的產(chǎn)品PVF開始,市場已經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)發(fā)展30年之久。目前,光伏背板按照組成結(jié)構劃分可以大致分為五類:FPF,F(xiàn)PX,PPX、PA與單層PET結(jié)構。這些結(jié)構層之間幾乎都要使用膠粘劑進行粘合,通過復合工藝制備成型,以此保持25年的層間粘接。

近些年,隨著創(chuàng)新能力的提升,背板材料的價格在不斷降低。一般來說,含氟的材料是要高分子合成的。為了得到更高的質(zhì)量,它的雜原質(zhì)必須清除干凈,純度要求很高,合成的分子量要求分子鏈要求很長,才能達到它所承諾的性能。目前,杜邦TPT背板的造價在35-45元/立方米,通過幾十年規(guī)劃化生產(chǎn),工業(yè)的成本已經(jīng)降到了極限。而非氟材料APE背板已經(jīng)達到18-20元/立方米。

但這仍然沒有改變非氟材料背板的尷尬現(xiàn)狀,含氟TPT材料仍然占據(jù)了近75%的市場。

“這里面有非常多的品牌效應,也有客戶的心理效果。”蘇州一位光伏背板供應商告訴《能源》記者。“杜邦進入中國已經(jīng)有30多年歷史了,也就是從那時起,含氟TPT材料開始進入中國,伴隨著杜邦集團的開疆拓土,含氟TPT材料卻成為了光伏組件的主流。”一位背板供應商告訴《能源》記者。“業(yè)主更多的是出于穩(wěn)定性的考慮。材料行業(yè)有句話,杜邦一出手,化工行業(yè)抖三抖,可見杜邦在化工材料領域的影響力。”

在競標過程中,杜邦集團以強勢姿態(tài)排擠競爭對手。在他們看來,實驗數(shù)據(jù)畢竟和實踐情況有區(qū)別,杜邦至少已經(jīng)有25年的實踐。

由于背板、鍍膜的業(yè)主一般是運營商,輔材招標結(jié)果往往是業(yè)主意志的體現(xiàn),一位光伏電廠從業(yè)者對《能源》記者表示:“有時候,招標文件中,一般都會規(guī)定‘必須采用TPT背板’”。這樣業(yè)主有自主選擇權,確立招標細則,進而按照自己的意志來選擇供應商,一些PET、APE等不含氟背板被排除在外。

“APE,PET的問題在于企業(yè)進入光伏行業(yè)的歷史不長,光伏組件運行的實踐性跟杜邦不能比,歷史上也沒有被大規(guī)模地使用過,沒有經(jīng)過證明和驗證,業(yè)主企業(yè)擔不起這個風險。”上述業(yè)內(nèi)人士表示。

而對APE背板的境遇,荷蘭帝斯曼集團全資子公司、尚善新材料科技有限公司(以下簡稱“尚善新材料”)副總經(jīng)理蔡書義能感同身受。2014年,蔡書義離開杜邦集團,創(chuàng)辦了尚善新材料,開始長時間的探索。后來,荷蘭帝斯曼曾秘密地對前者研發(fā)的環(huán)保型APE背板進行了長達兩年的性能測試,對該背板各項性能都非常確定之后,正式對尚善提出收購。

相較于TPT產(chǎn)品,APE背板不含氟材料,在焚燒、降解處置過程中不排放含氟有毒物質(zhì),符合綠色設計要求;在生產(chǎn)過程中不使用熱固性膠水,符合綠色制造趨勢,利于回收再利用。

蔡書義認為:“從運行狀況來看,APE可靠性非常好,阻水性已經(jīng)達到了國內(nèi)最好。” 去年下半年,獲得了隆基樂葉背板鍍膜訂單。

不過對于整體背板而言,客戶更傾向于采購杜邦的TPT含氟材料。

談到為何不選擇國產(chǎn)品牌時,帝斯曼一位負責人直言。“業(yè)主目前在選擇背板時,對APE的信心還是不足。”在種種因素的推動下,含氟背板被越來越多的利用到了光伏電站,以及未來的分布式當中。
 
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來源:能源雜志
 
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