彩鋼板的基板為冷軋基板，熱鍍鋅基板和電鍍鋅基板。涂層種類可分為聚酯、硅改性聚酯、偏聚二氟乙烯和塑料溶膠。彩鋼板的表面狀態可分為涂層板、壓花板和印花板，彩鋼板廣泛用于建筑家電和交通運輸等行業，對于建筑業主要用于鋼結構廠房、機場、庫房和冷凍等工業及商業建筑的屋頂墻面和門等，民用建筑采用彩鋼板的較少。

背板的內層材料及工藝方式都有向氟碳涂料涂層膜方向發展的趨勢。CPC 結構的 FFC（雙面四氟型涂層材料）氟碳涂層背板近8年持續穩定供電約15GW，大量戶外實際電站運行驗證，電站運行正常，背板材料與初始比較幾乎沒有變化，克服了傳統復合型背板易產生層間粘結失效、黃變失效和粉化的問題，積累了大量的應用數據。 XFB 結構背板的 X（代表氟膜），當前主要以為主，對比產品與國產氟膜產品，主要的區別在于兩方面：一是氟膜生產商的生產設備先進、工藝配方成熟、原料控制手段完善；二是氟膜均有較長的生產歷史，戶外應用經歷和案例多。國產氟膜生產商如何克服當前的技術和裝備問題并且穩定持續是氟膜國產化進程中較大的難題。長期的戶外實踐經驗證明：若背板內、外層均為含氟型材料，則該類型背板具有更好的耐候性。背板材料耐候性優劣的主要區別還在于材料自身分子結構中是否含有C—F鍵（如圖 5 所示），氟原子的電負性是所有元素中較強的，C—F鍵的鍵長短，鍵能大（485.6kJ/mol），能抵抗太陽光中波長為 220~380nm的紫外光光子能量對其分子鍵的破壞，而小于220nm波長的紫外線光子本身在太陽光中含量較少，這些短波紫外線在照向地球過程中已基本完全被地球外圍臭氧層所吸收，能達到地球表面的太陽光幾乎對含氟聚合物沒有分解影響 。同時從圖 5 可以進一步看出，含氟聚合物分子結構中氟原子呈螺旋形緊密排列，氟原子很好地保護了內層非氟分子及其間相互作用鍵，從而使含氟材料具有優異的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學穩定性等，這些是非氟材料不具有的優勢，因而含氟型背板仍是現階段及今后很長一段時間應用的主流。涂層技術在太陽能背板材料中的應用發展，突破了傳統復合工藝的限制，讓背板差異化和功能化的設想得以輕松實現，打開了背板以涂覆技術和材料功能選型決定來區分其功能結構的窗口，同時也打開了氟碳涂料在太陽能電站在其他材料防護領域應用（如支架、接線盒、控制設施）的窗口。



高分子柔性背板特指一類以高分子材料為主體經過多層復合、涂覆、共擠等工藝成卷制成的背板，第1代高分子柔性背板以 TPT、KPK、TPE（一面干式復合PVF材料，另一面復合 PE 等烯烴類或改性的熱塑性）、KPE（一面干式復合PVDF，另一面復合PE等烯烴類或改性的熱塑性材料）含氟復合型背板為代表；因PE 等烯烴類或改性的熱塑性材料僅是從粘結性、低成本考量的短期環境應用材料，故目前主流過渡到一面涂覆一面復合、雙面涂覆的雙面含氟背板，代表結構類型有 XFB和 FFC，即往第2代背板方向發展，XFB 結構背板所用氟膜主要為PVF和PVDF膜，PVDF 膜隨著國內制膜技術的發展，未來2~3年有大規模取代的趨勢；PET 結構背板因其經濟性，逐步從一代技術的多層復合PET過渡為 AB（A和B 2種或以上改性PET類材料共擠、共混等工藝）結構共擠PET技術，消除了復合PET的2個剛性界面粘結容易失效的短板，提升了 PET 結構背板的耐濕熱 UV 循環的綜合性能，可以在溫和環境的分布式電站中應用，同時降低了成本。 當前高分子柔性背板的四大主流結構 XFB、FFC、XPE、PET 的技術路線如圖 4 所示。
圖4 當前高分子柔性背板技術發展路線
圖5 含氟聚合物分子結構中氟原子排布示意圖
背板的內層材料及工藝方式都有向氟碳涂料涂層膜方向發展的趨勢。CPC 結構的 FFC（雙面四氟型涂層材料）氟碳涂層背板近8年持續穩定供電約15GW，大量戶外實際電站運行驗證，電站運行正常，背板材料與初始比較幾乎沒有變化，克服了傳統復合型背板易產生層間粘結失效、黃變失效和粉化的問題，積累了大量的應用數據。 XFB 結構背板的 X（代表氟膜），當前主要以為主，對比產品與國產氟膜產品，主要的區別在于兩方面：一是氟膜生產商的生產設備先進、工藝配方成熟、原料控制手段完善；二是氟膜均有較長的生產歷史，戶外應用經歷和案例多。國產氟膜生產商如何克服當前的技術和裝備問題并且穩定持續是氟膜國產化進程中較大的難題。長期的戶外實踐經驗證明：若背板內、外層均為含氟型材料，則該類型背板具有更好的耐候性。背板材料耐候性優劣的主要區別還在于材料自身分子結構中是否含有C—F鍵（如圖 5 所示），氟原子的電負性是所有元素中較強的，C—F鍵的鍵長短，鍵能大（485.6kJ/mol），能抵抗太陽光中波長為 220~380nm的紫外光光子能量對其分子鍵的破壞，而小于220nm波長的紫外線光子本身在太陽光中含量較少，這些短波紫外線在照向地球過程中已基本完全被地球外圍臭氧層所吸收，能達到地球表面的太陽光幾乎對含氟聚合物沒有分解影響 。同時從圖 5 可以進一步看出，含氟聚合物分子結構中氟原子呈螺旋形緊密排列，氟原子很好地保護了內層非氟分子及其間相互作用鍵，從而使含氟材料具有優異的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學穩定性等，這些是非氟材料不具有的優勢，因而含氟型背板仍是現階段及今后很長一段時間應用的主流。涂層技術在太陽能背板材料中的應用發展，突破了傳統復合工藝的限制，讓背板差異化和功能化的設想得以輕松實現，打開了背板以涂覆技術和材料功能選型決定來區分其功能結構的窗口，同時也打開了氟碳涂料在太陽能電站在其他材料防護領域應用（如支架、接線盒、控制設施）的窗口。
2.2 背板應用創新
一直以來，太陽能背板材料主流是以PET為基膜的多層高分子材料，PET 基膜作為應用較廣的絕緣材料，以其優異的性價比在背板材料中作為骨架支撐，發揮了重要的絕緣和阻隔作用。 PET 材料作為背面骨架由來已久，經歷大量的研究改進和戶外驗證后，已經形成了太陽背板專用基膜 PET 材料。當然，研究者同時也提出了很多替代性材料，如業內 CSI、Trina 等接到反饋，某國外背板企業提出并實施用尼龍（PA）材料作為背板主體，但經過戶外實踐發現其具有開裂、發霉、組件發電可靠性等一系列外觀和性能問題，這一過渡創新也讓行業企業付出了巨大的代價，同時該背板企業及采用類似技術的企業也隨之走入了窘境。 當然，創新和顛覆在太陽能光伏領域一直上演，很多創新都帶來積極的價值，特別是改良型創新。隨著電池效率的不斷提升和光伏應用領域的不斷拓展，光伏組件封裝方式需根據電池的設計和光伏應用領域的需求進行創新，隨之而來的各類功能型背板、IBC 背板、雙面發電背板等創新背板產品大量涌現，如使用玻璃作為背板和高分子柔性涂氟透明背板的雙面透光組件在建筑幕墻、農業大棚等領域得以應用。在以玻璃為背板的非透光雙玻組件中，創新地應用了白色 EVA 等封裝材料。以玻璃背板 白色EVA 組合替代高分子柔性白色背板，其白色 EVA 的耐候性和材料自身與組合的可靠性還需大量驗證，同時因其組合材料成本低，也給傳統封裝方式的材料帶來了巨大的挑戰。因而，氟碳涂料涂氟型背板在與傳統復合型背板競爭的同時，需不斷提高自身功能性，以應對創新型背板材料的競爭。
3 涂氟背板發展機遇及氟碳涂料的技術研究
3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術發展
近年來，組件企業將降本的壓力紛紛轉嫁給組件材料供應商，迫使材料企業特別是背板企業面臨材料技術更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術、成本和價格比傳統 TPT 型背板更具優勢，將在未來占據背板市場的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒有一種新材料具有這種優勢并進行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候層的氟碳涂料、氟碳樹脂是研究的熱點。針對光伏應用領域（如圖 2、表 1、表 2）展開研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹脂的性能和功能性。現有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進行加熱交聯成膜或微波、電子束固化成膜。相信經過技術革新，以這些氟碳涂料改進的背板材料將具有更優異的功能和更環保的應用。
3.2 創新背板、組件前板和電站應用中氟碳涂料的技術發展
氟碳涂料除應用在傳統高分子柔性背板上外，在創新背板、組件前板及電站逆變器、支架、接線盒等器件中也會更多的應用，傳統氟碳涂料可提高被涂覆材料的耐候性，延長材料的使用壽命。另外，一些新型氟碳涂料如超疏水納米氟碳涂料可使上述材料或器件保持極強的耐水性、耐沾污性及自清潔性，使創新背板、玻璃前板及電站有更好的自清潔能力。同時，氟碳涂料經過納米防冰雪添加劑改性，可降低冰雪與基體的粘結性，使材料具有明顯的抗結冰性能，避免出現背板、前板或電站組件在冬天霜凍條件下不能正常工作的情況，甚至可避免溫度極低時冰雪負載壓力過大使組件損壞的情況。在氟碳涂料技術及施工應用技術的不斷進步下，氟碳涂料將在光伏組件材料各個領域顯示越來越重要的作用。雙玻組件也將是氟碳涂料應用的重要領域，如玻璃面板的鍍膜材料壽命短，長時間戶外應用后出現鍍膜層剝落、白化等。以氟碳涂料為基礎的玻璃鍍膜材料將對延長鍍膜壽命，提高鍍膜玻璃的功能性帶來巨大貢獻。同時氟碳涂料在傳統背板上的應用解決了高分子柔性板背面的保護問題。 在西北沙塵地區的應用中發現 FFC 四氟型材料的表面長期應用不積灰塵，帶來了風自潔的效果。三氟型背板材料也可在功能助劑改性下獲得良好的自清潔效果，同樣的透明氟碳涂料技術可以滿足玻璃表面的自潔問題。因此，從氟碳材料本身的特點出發，結合涂氟工藝技術和裝備的進步，將助力光伏新能源打開材料功能化的創新之窗，拓展創新材料的應用領域。
4 結 語
通過對光伏背板發展的技術歷史可以推斷未來背板市場還將是高分子柔性背板、玻璃背板和其他材質背板共存的時代；傳統的以氟碳材料為耐候層的背板應用仍是市場主流；以氟碳涂料涂覆的背板將在傳統高分子柔性背板市場上占據重要位置。同時背板材料更加關注背板抗沙塵侵蝕能力與抗紫外能力的兼容性、背板的長期阻隔性、抗應力等力學性能、戶外應用與實驗測試緊密關聯性以及環境因素的影響；如何有效保護背板材料被影響、維護材料長時間性能穩定及背板材料特定環境應用功能化是未來氟碳涂料的發展方向和挑戰。隨著涂氟技術和工藝、裝置技術的不斷進步，氟碳涂料將在光伏電站等更多環節領域得以應用。同時，隨著國家對太陽能新能源政策扶持力度的不斷加大，我國氟碳涂料技術將迎來更快的發展。

常溫固化FEVE氟碳涂料以其優異的耐候性能特別適用于橋梁、高層建筑等需要高耐久性的防腐涂層體系的面涂層。毋庸置疑，FEVE氟碳涂料是目前可常溫固化涂料中較優異的耐候面漆，但過分依靠氟碳涂料、片面夸大氟碳涂料的作用，不注重涂層配套和施工質量控制，同樣會導致涂層達不到應有的防腐效果。只有合理的涂層配套體系設計、嚴格的施工質量控制，才能充分發揮氟碳涂料耐候性好的特點，實現氟碳防腐涂層體系的長效防腐。
2 涂層體系設計
2.1 ISO12944-5：2007
ISO12944《色漆與清漆 鋼結構防腐涂層保護體系》是國際標準化組織為從事防腐蝕工作的業主、設計人員、咨詢顧問、涂裝承包商、涂料生產和施工企業等匯編的標準。ISO12944包括8部分內容，對涂層體系設計直接相關的內容包括ISO12944-2 環境分類和ISO12944-5 涂層保護體系。
ISO12944-2根據標準樣品的質量損失（或厚度損失）詳細說明了大氣腐蝕種類（表1）。描述了鋼結構暴露的典型的自然大氣環境，對這些環境的腐蝕性的評定給出了建議。
ISO12944-5推薦了適用于不同類型腐蝕環境、不同表面處理等級、不同使用壽命的涂層配套體系。涂層系統的壽命分為低、中、高三個等級：低壽命，5～10年；中等壽命，10～15年；高壽命，15年以上。
2.2 JT/T722－2008《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》
JT/T722標準是在借鑒國內外標準、總結我國橋梁防腐涂裝實踐經驗基礎上形成的。標準介紹了橋梁防腐涂層體系設計和涂裝質量控制等內容，對指導橋梁防腐及其它類似條件下的鋼結構防腐具有重要指導意義。
涂層配套體系設計遵照ISO12944-5基本原則，參照了標準ISO14713《鋼結構防腐蝕保護 金屬涂層指南》、HG/T 3656 《鋼結構橋梁漆》、TB/T 1527 《鐵路鋼橋保護涂裝》和日本的《鋼質公路橋梁涂裝便覽》和《鐵路橋涂裝及防腐蝕便覽》等，并結合我國橋梁涂裝體系的實際應用情況，以及新材料、新技術、新工藝的發展狀況。
標準按照涂裝部位、腐蝕環境、防腐年限、工況條件，共設計涂層配套體系23個。按涂裝部位分為七類：外表面；非封閉環境內表面；封閉環境內表面；鋼橋面；干濕交替區和水下區；防滑摩擦面；附屬鋼構件。腐蝕環境分類等效于ISO12944-2。涂層保護年限分為兩類：普通型，（10～15）年；長效型，（15～25）年。在涂層體系保護年限內，涂層95％以上區域的銹蝕等級不大于ISO 4628規定的Ri2級，無氣泡、剝落和開裂現象。
氟碳涂層體系用于外表面，共設計用于C5腐蝕環境下長效型涂層配套體系3個（見表3）。在低于C5腐蝕環境下，標準未給出氟碳涂層配套體系，但標準強調，用于高防腐等級的涂層配套體系也適用于低防腐等級，并可相應降低涂層厚度，也就是說，在腐蝕環境低于C5的情況下，也可采用氟碳涂層體系。

2 氟碳涂層體系的應用
2.1 體系設計

為提升混凝土結構的耐久性，防腐蝕涂層體系需要與混凝土基面具有良好的適應性，并維持較長的使用壽命。涂層體系一般由底漆+面漆或底漆+中間漆+面漆組成，各涂層分別承擔相應功能并產生協同作用，達到有效避免外來腐蝕介質破壞，從而保護混凝土結構的目的[9]。

珠碧江雙線特大橋混凝土結構的特殊性主要在于其結構表面處于周期性的干濕交替狀態，而且潮汐現象導致部分混凝土結構只有很短的時間位于水面之上。這要求涂層體系具備一些特殊性能，特別是要求封閉底漆能夠在潮濕的混凝土表面涂裝，即除了具備潮濕基面固化的能力外，還需要潮濕混凝土基面具有良好的潤濕性、滲透性、耐堿性和優異的附著力。此外，中間漆應具有良好的屏蔽性能，面漆應具有優異的耐候性，配套涂層之間還應具有良好的相容性，并具備良好的復涂性。整體而言，作為濕熱海洋環境下混凝土的表面防護體系，應具有良好的附著力，可防止水的滲透，耐常見化學制劑和生物附著，在寬廣的溫度范圍內具有良好柔韌性等。

經現場試驗對比與優選，確定了TK系列滲透性環氧封閉底漆、柔性環氧云鐵中間漆和高耐候氟碳面漆的配套體系。該配套體系具有以下技術特點：

1)涂層黏結性能佳。在涂料中采用了層間偶聯法，強化了涂層與基底之間以及各涂層之間的附著力，為整體涂層的長效防護提供了**。

2)涂層耐久性好。在基礎成膜物方面，選用了目前防腐蝕涂料中耐候性較好的樹脂材料；在力學性能調控方面，采用了分子內增韌技術以提高涂層力學性能，避免了涂層在服役過程中的小分子增塑劑遷移問題，降低了涂層脆化風險。

2.2 技術要求

依據室內加速試驗及現場涂裝測試的結果，并綜合《混凝土橋梁結構表面涂層防腐技術條件》(JT/T 695—2007)等技術規范的相關要求，對應用的涂料及涂層性能指標做出以下規定(見表1)。

表1 混凝土表面氟碳涂料及相應涂層技術指標






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