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EVA在光伏领域的应用
八卦猫
公社达人
2022-08-22 21:52:07
目前太阳能电池行业中,EVA用于晶硅电池中电池片与表面光伏玻璃和电池背板的粘接。因为EVA胶膜具有良好的柔韧性、光学透明性及热密封性,所以成了光伏封装材料的首选。

1GW的装机容量,大概需要1000万平方米的封装胶膜,大约0.45万吨的EVA胶膜,如果按照全球 2020 新增 133.4GW装机容量,大概需要60万吨EVA,要知道全球的光伏封装膜基本都是中国产的。而EVA应用领域广泛,如鞋材,热熔胶等等。

(一)EVA基本介绍


EVA 树脂是由乙烯和醋酸乙烯酯共聚制得,英文名称为:Ethylene Vinyl Acetate,简称为EVA,或E/VAC。其主要成分结构如下:

 
EVA是一种是常见的石油化工产品。它的化学稳定性好,吸水性小,高透明,与各种界面均有高粘着力,熔点低、易流动,适用于各种玻璃的夹胶工艺。

按共聚物中醋酸乙烯的含量来分,其主要品种可分为两大类,即产品中醋酸乙烯(VA)含量大约为5%~40%(质量分数),称之为EVA;高于40%的称之为醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)。一般光伏级的EVA树脂一般VA含量要求在28%-33%之间。

 

(二)光伏EVA常用的添加剂


未经改性的 EVA具有透明、柔软、有热熔粘接性、熔融温度低( < 80℃)、熔融流动性好等特点。光伏用的EVA典型的VA值在28左右,熔指MI在25左右。

表 联泓新科光伏封装EVA原料典型物性

 

表 台塑光伏封装EVA原料典型物性

 

表 韩华道达尔光伏封装EVA原料典型物性

 
这些特征满足了胶膜制造与太阳电池封装的需求,但其耐热性差,易延伸而低弹性,内聚强度低而抗蠕变性差,易产生热胀冷缩致硅晶片碎裂。为此要对 EVA 进行改性。改性的办法是在EVA中加入添加剂,主要有交联剂,光稳定剂,抗氧化剂,增粘剂等。

 
赛伍技术展示EVA光伏封装胶膜(2021年上海光伏展)


1、交联剂

交联剂是这样一种添加剂,它能够在特定的温度范围内发生作用,使EVA的分子结构发生变化。交联剂是一种有机过氧化物,在一定温度下,会分解产生自由基,引发EVA分子间的结合,形成三维网状结构,使EVA固化。该温度就是EVA的固化温度。如果温度过高,交联剂会分解,产生氧气,造成组件内部气泡的产生。

2、光稳定剂

组件生产厂家比较关心的问题是, EVA 是否能经得住紫外光老化。如果 EVA 胶膜未经改性,它必定会受紫外线破坏,发生龟裂,或降解变色,或和玻璃、 光伏背板 脱胶,尤其用于高原地区的太阳电池更应重视此问题。因此还要采取抗紫外光老化措施。使 EVA 胶层内含有吸收紫外光的主、辅剂配合的复合光稳定剂,能起到吸收紫外光的协同效应。EVA胶膜具有吸收紫外光性能,除保护 EVA 胶层本身外,还可保护光伏背板,从而能保障太阳电池长年正常工作。

3、抗氧化剂

抗氧化剂是阻止氧气不良影响的物质,可以有效防止EVA胶膜老化黄变。


(三)光伏EVA主要厂商


1. 联泓新材


 

联泓新材料科技股份有限公司是一家新材料产品和解决方案供应商。EVA概述及应用领域联泓EVA采用美国ExxonMobil公司的高压釜式法工艺生产,设计年产能10万吨。可生产高VA含量、高熔融指数的产品,VA含量指标可在0~35wt%、MI指标可在0.1~450 g/10min间进行调节。产品应用范围覆盖农膜、发泡、电缆、热熔胶、涂覆和光伏等行业。

2. 斯尔邦


 

 

江苏斯尔邦为盛虹石化集团控股子公司,拥有240万吨MTO产能,主要产品为以甲醇为原料生产的丙烯、乙烯及衍生精细化工品,包括30万吨/年乙烯-醋酸乙烯共聚树脂(EVA)、18万吨/年环氧乙烷(EO)、52万吨/年丙烯腈(AN)、17万吨/年甲基丙烯酸甲酯(MMA)、乙醇胺、非离子表面活性剂、聚羧酸减水剂单体等。公司EVA、丙烯腈、MMA、EO产能分别占国内比例31%、23%、11%、5%。

3. 韩华道达尔

 

韩华集团成立于1952年,总部位于韩国首尔。2003年,韩华通过与世界级的法国化工·能源企业“道达尔集团”以50比50的持股比例进行合作,2015年,成为韩华集团的子公司。通过共聚合乙烯与醋酸乙烯酯的方式生产的具有代表性的合成树脂产品。太阳能电池用EVA最近被选定为“15年度世界一流商品”,韩华道达尔的技术力也得到了肯定。
“十四五”的光伏发电需求将远高于“十三五”。“十四五”初期光伏年度新增装机规模保持在45GW-50GW,预计“十四五”末期,光伏发电将成为发电成本最低的新增可再生能源电力技术。根据行业专家预计,2021年到2025年,光伏发电新增装机规模可以达到280GW到300GW,平均年度新增装机50GW。光伏将在“十四五”期间迎来一个加速发展阶段。“十四五”将进入全民光伏平价时代。

我国十几个已发布十四五能源规划的省份,都明确要大力提升光伏规模。其中浙江、江苏等地到2025年的装机容量,都将增长一半以上。根据国家发展改革委能源研究所等机构的预测,到2050年,中国近四成的用电量将来自光伏。

光伏产业的加速发展,EVA喜迎最美春天。扬子石化把自身“基础+高端”的新征程,第一步选择了EVA装置。

扬子石化 10 万吨 EVA 项目是中国石化的重点建设项目,采用荷兰利安德巴塞尔工业公司(LyondellBasell)的釜式工艺,主要生产 VA 含量高的 EVA 产品,例如光伏膜和热熔胶。

 

EVA为什么如此受宠呢?我国EVA每年进口量超百万吨,产品市场价格较高。EVA 需求有望受光伏、电缆、发泡鞋材等领域需求拉动持续较快增长,到2024 年EVA整体和光伏级EVA 仍将有一定进口依存度。

2020年中国 EVA树脂进口量为 117.7万吨,同比增长 7.4%。据海关统计,2021年3月我国EVA当月进口量在13.61万吨,同比增加33.43%,环比增加83.67%。1-3月累计进口量为32.05万吨,同比增加19.31%。当月进口均价为2168.6美元/吨,同比增加45.23%。进口EVA主要来源地有韩国、中国台湾地区、沙特阿拉伯、美国、泰国、新加坡、日本、加拿大、比利时、法国等。国内EVA产品出口寥寥。

 

 

高VA含量的EVA生产企业有杜邦、三井公司、阿科玛、塞拉尼斯等。高VA含量的EVA可用于生产高端产品,包括光伏胶膜、热熔胶、涂覆料等,国内进口依赖度高

EVA下游应用领域

 

 

光伏电池中的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)封装胶膜,是一种热固性并有黏性的胶膜。由于EVA胶膜在黏着力、耐久性、光学特性等方面具有特殊优点,因此被广泛应用于光伏组件以及各种光学产品中。

用于生产光伏封装胶膜的EVA原料要求VAC(醋酸乙烯酯)含量在28%以上,目前主要由釜式法生产。另外,EVA装置可实现高压聚乙烯与EVA间相互切换,装置的灵活性也强化了EVA生产弹性。

未来EVA 的需求主要集中在太阳能光伏等高新技术产业,随着未来政策对光伏行业的支持,高端 EVA 产品市场规模将进一步扩大。

全球 EVA 树脂的主要生产商包括 ExxonMobil(美国)、HanWha Total(韩国)、LG 化学(韩国)、中国石化(中国大陆)、江苏斯尔邦(中国大陆)、Formosa PC(中国台湾)、 Versalis(意大利)以及 Sipchem(沙特)等企业,2019 年来自这 8 个企业的 EVA 树脂产 能合计达到 279.4 万吨/年,占世界总生产能力的 53.7%。

国内一共9家企业具备EVA树脂的生产装置,其中7家合计产能97.2万吨/年为有效产能,分别是北京有机化工厂、扬子巴斯夫石化、北京华美聚合、燕山石化、宁波台塑、联泓集团、斯尔邦石化。2017-2020年,中国 EVA 产能均保持在97.2万吨。

 
(以上表格统计总数为97.2万吨/年)

新增EVA产能及预计投产时间

 
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