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光伏产业发展迅猛拉动EVA需求
2012年18期 发行日期:2012-05-08
作者:□ 中国化工信息中心咨询事业部 高利平

  太阳能电池是利用硅等半导体的量子效应,直接把太阳的可见光转变为电能的一项新技术。由于硅芯片直接暴露于大气中,其光电转换机能会逐渐衰减,因此人们采用透明、耐光老化、粘接性好、具弹性的胶层——太阳能电池胶膜将硅芯片组包封,并和上层的玻璃与下层的TPT(聚氟乙烯复合膜)粘合为一体,构成太阳能电池组件。
  目前,国内外太阳能电池封装胶膜的主要原料是乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),其次是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。EVA主要用于晶硅电池,PVB主要用在薄膜电池,我国太阳能电池以晶硅电池为主。
  太阳能电池胶膜的生产工艺主要为压延加工方法。首先将一定量的EVA粒料与交联剂、偶联剂、紫外线吸收剂、增塑剂、抗氧剂等组分导入混料箱,混合均匀后的EVA料进行熔融混炼、造粒,获得改性EVA粒子;然后将改性EVA粒子送入挤出机进行共混挤出,再经轧延、拉伸、轧花、预收缩、冷却之后,检验、收卷并包装为成品。

1低VA含量产品更受市场青睐

  EVA共聚物是继高密度聚乙烯(HDPE)、高压聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)之后第四大乙烯系列共聚物。按其中醋酸乙烯(VA)含量的不同可分为EVA树脂、EVA弹性体和VAE乳液,EVA树脂的VA含量在5%~40%之间,主要用于聚乙烯改性、电线电缆、薄膜以及其他成型制品和混合料制造等。
  EVA树脂是在LDPE基础上发展而来的一种新型材料,其最早由英国ICI公司于1938年发表产品专利,1960年美国杜邦公司首先实现工业化生产。EVA生产技术分为釜式法工艺和管式法工艺,两种工业化技术均已发展成熟。相比之下,釜式法生产的最大优点是适于生产牌号分布广泛的产品。目前EVA与LDPE技术逐步融合,在LDPE的高压聚合工艺装置中只要增加一些辅助设备,稍加改造即可生产EVA树脂。国外有一半以上的EVA采用LDPE装置生产,LDPE厂商通常根据两者的经济效益调整EVA与LDPE的产量。
  目前世界EVA生产主要集中在北美、西欧和日本地区。2011年,全球专门用来生产EVA树脂的装置生产能力约为250万吨,另外约有750万吨的LDPE装置可以生产EVA产品。全球EVA树脂产量约500万吨左右,其中来自EVA装置的产量约占45%左右。
  从需求看,欧洲和北美是EVA的主要消费地区,2011年以上地区EVA消费合计占全球总消费量的42%。近年来亚洲地区特别是中国对EVA的需求大幅增加,估计亚洲地区消费量已占世界消费量的34%左右。
  EVA应用领域广泛,在欧美地区,薄膜、电线电缆、注塑成型、发泡体是主要消费领域,其中薄膜占50%以上。因此低VA含量的EVA产品更受到市场青睐。

2光伏产业发展拉动EVA膜胶消费

  随着全球对可再生能源利用的重视和规划,世界太阳能电池产业快速发展,从而促进了EVA胶膜的需求快速增长。近年全球光伏组件产量年均增速在40%以上,尤其2010年出现爆炸式增长,达到21.6GW,同比增长160%。2011年,全球光伏产业保持了平稳快速增长,产量达到23.8GW。
  EVA电池胶膜主要用在光伏组件(太阳能电池组件)上,进而应用于住宅、商业、工业、农业以及交通运输等行业。随着光伏组件产量的增加,EVA胶膜的消费量快速增长。2011年全球光伏组件对太阳能电池胶膜的消费量约在14万吨。而太阳能电池胶膜以EVA树脂为主原料,仅添加少量助剂,因此EVA树脂在太阳能电池胶膜领域的消费量约在13万~14万吨。目前全球EVA太阳能电池胶膜生产企业主要有杜邦、三井、普利司通、日本积水化学、美国首诺公司、中国台湾台塑等企业。
  太阳能电池胶膜用EVA树脂的VA含量一般在28%~33%。目前全球生产28%~33% VA含量的EVA树脂企业主要有日本三井、日本住友化学、日本东曹公司、韩国湖南石化、法国阿托芬纳公司、杜邦公司、加拿大AT公司、比利时埃克森化学公司、新加坡TPC、中国台湾台塑等。各企业EVA树脂的牌号和指标见表1。

表1  世界主要EVA树脂企业产品牌号和指标

       生产企业       
日本东曹公司 Nipoflex750 VA:32%;MI:30
日本杜邦三井聚合化学公司 Evaflex 150 VA:33%;MI:30
法国阿托芬纳公司 Evatane 33-45 VA:33%;MI:45
加拿大AT公司  Ateva 3325AC VA:33%;MI:43
比利时艾克森化学公司 UL 4533   VA:33%;MI:45
韩国现代石油化学公司 VA810 VA:33%;MI:45
新加坡聚烯烃私营有限公司(TPC) MA-10 VA:32%;MI:40
杜邦公司 Elvax 150W VA:32%;MI:43

3国内高端消费依赖进口

  1995年3月,北京有机化工厂从意大利埃尼化学公司引进4万吨EVA装置正式投产,该装置采用釜式法工艺,可生产14个牌号、VA含量在5%~42%、熔体流动速率在0.55~180g/10min的产品。该装置填补了我国无EVA树脂工业化生产装置的空白。2005年,扬巴石化采用巴塞尔高压管式法生产技术建成2条20万吨高压聚乙烯生产线,其中一条用于生产EVA,主要生产EVA发泡料和电缆料。2008年,中石化燕山石化与杜邦公司合资建立的北京华美聚合物有限公司建成6万吨EVA装置,2010年正式开始生产。至此,我国3家EVA生产企业产能合计为30万吨。2011年,随着燕山石化1条20万吨LDPE装置兼产EVA投运,我国EVA树脂产能达到50万吨。
  2011年我国EVA消费量约64万吨,主要消费市场为鞋料、薄膜、热熔胶、电线电缆及玩具、瓶盖等领域,其中鞋料的消费比例超过50%。太阳能电池胶膜仅为EVA树脂在薄膜消费中的一个小的应用领域。
  20世纪80年代中期,我国开始陆续从美国引进单晶硅太阳能电池生产线,并从美国进口EVA 胶膜。为改变每年进口封装材料的被动局面,国家科委将EVA 胶膜国产化列入“八五”攻关计划。浙江化工研究院1998年研制成功JM-E型EVA 胶膜,其透光率、粘接强度、交联度等性能指标基本达到进口产品水平,随后建成了国内第1条自控程度较高、年产30万平方米、幅宽达1米以上的EVA 胶膜生产线,后又将第2代快速固化胶膜推向市场。
  进入21世纪,我国太阳能电池行业迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下,中国太阳能光伏产业迅猛发展。“十一五”期间,我国光伏组件产量以超过100%的年均增长速率发展,2007~2010年连续4年产量居世界第一。2011年,我国光伏组件产量达到11GW。
  太阳能光伏组件产量快速增长,拉动了EVA胶膜消费快速增长。2011年我国光伏组件对太阳能电池胶膜的消费量达到6.5万吨左右,对EVA膜胶的需求为6万~6.5万吨。目前我国太阳能电池EVA胶膜生产厂家约有30多家,主要集中在浙江省,其他还有广东、江苏、山东等省。
  我国目前尚无太阳能电池胶膜用EVA树脂生产,基本全部依赖进口,主要进口产品有韩国湖南石化的VA810、日本杜邦三井聚合化学的Evaflex150、美国杜邦的Elavax 150W、新加坡TPC的MA-10等。

  我国是世界上太阳能电池的重要生产国。2011年国内光伏组件的产量约11GW,占据全球光伏市场将近半壁江山。世界光伏组件10大生产商中有4家中国企业,并且都排在世界前五名,分别是无锡尚德、晶澳太阳能、天威英利及常州天合光能。其中尚德和晶澳分别位居全球第一和第二,天威英利和天合光能并列居全球第五,4家企业的光伏组件产量合计占国内总产量的52%。作为全球最大的太阳能电池生产国,并且主要以生产晶硅电池为主,我国已成为太阳能电池胶膜用EVA树脂的主要消费国家,约占全球总消费量的将近一半。然而,目前国内尚无企业能生产太阳能电池胶膜级EVA树脂。因此,建议国内EVA树脂生产企业努力研发改进技术,增加太阳能电池胶膜级EVA树脂牌号,以填补国内空白,降低市场缺口。

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