光伏技术：太阳能电池背板防火阻燃特性探讨
最近，一则屋顶光伏组件着火的新闻引起社会的广泛关注，一个现实问题摆在大家的面前：安装在屋顶的太阳能电池组件，将作为房屋建筑材料的一部分，是否会存在火灾安全隐患？随着分布式太阳能电站逐步推广将深入居民生活，这个问题也越来越受到大家的关注。
建筑材料的防火设计是预防火灾隐患的根本措施，国内外均有成熟防火设计规范并予以强制执行，这也是消防安全一直强调“安全第一、预防为主”的指导思想。根据IEC61730之《光伏PV组件安全鉴定》之要求，用于屋顶材料或安装在屋顶上的太阳能电池组件，需要进行飞火试验和表面延烧试验，阻燃试验方法参照ANSI/UL790标准执行。据此标准，分布式光伏电站中太阳能组件作为屋顶材料的一部分，其阻燃等级必须达到Class A级要求。
目前绝大多数太阳能电池组件均采用高分子复合材料的绝缘背板，其防火阻燃特性参差不齐，是整个组件的防火薄弱环节，对组件的防火安全显得尤其重要。我们有必要对背板材料的防火阻燃特性做对比了解。
要回答这个问题，我们先弄清楚作为建筑材料的防火阻燃要求。
国际上比较通用的建筑材料防火阻燃等级分类规范，是参照ASTME84（美标）指定的。根据其防火阻燃测试方法试验测得的火焰传播指数值（FSI）值及烟密度将材料分为A、B、C三类：
A类要求：FSI值0-25且烟指数小于450。
B类要求：FSI值26-75且烟指数小于450。
C类要求：FSI值76-200且烟指数小于450。
ASTME84规定指出FSI值越小的材料，火灾危险性越小。高层建筑和楼道，应采用FSI＜25的材料，25＜FSI＜100的材料只能用于防火要求不是很严格的场所，而FSI＞100的材料不符合阻燃的要求。
由此可见，分布式电站太阳能电池将作为建筑材料的一部分，其绝缘背板的FSI＜25是必须，而原来的IEC61730《光伏PV组件安全鉴定》对背板材料要求FSI＜100，显然这样的标准是不够的。
目前太阳能电池组件背板，典型的是“氟膜+PET+氟膜”式的三明治结构。作为外层与空气面接触的含氟薄膜的阻燃特性对背板影响特别关键，选用防火阻燃等级高的氟膜是提高背板防火特性的关键。
含氟薄膜的阻燃特性与其氟含量是有必然关联的。目前市场上主要有两大类氟膜产品用于太阳能背板，分别是PVF和PVDF。PVF树脂理论含氟量为41%； PVDF树脂理论含氟量为59%。很明显PVDF含氟量高于PVF，PVDF的阻燃性能完全优于PVF。PVDF的氧燃烧指数是46，PVF仅为26,氟含量最高的PTFE氧燃烧指数达到95，是工程塑料改性不可货缺的阻燃剂之一。因此选用氟膜复合的背板阻燃性能明显优于不含氟的背板。
目前PVF膜依然美国公司独家垄断，但其阻燃等级只有HB级，阻燃性能明显不如PVDF膜（三层共挤）。近年来以PVDF为主材的氟膜国产化快速发展，从安全及耐候的可靠性来说，PVDF完全可以替代PVF。在组件降本的压力不断向材料供应商转移的大环境下，目前国产化PVDF膜由于制膜工艺和配方的差异，也存在良莠不齐的现象，这也给组件的安全带来隐患。我们可以从UL 官方网站上去去看不同厂家氟膜的黄卡数据，有多家国内外PVDF膜（包括日本、韩国等国外知名品牌）的阻燃等级没有达到VTM-0级，只有HB级。一般来说采用三层共挤成膜的达到VTM-0是没有问题的，而两层或单层的PVDF膜阻燃等级明显下降。我们对市面上采集的不同PVDF膜样品作了氟含量测试，高的有42%，低的仅有23%，有一半左右氟含量低的阻燃等级就不能达到VTM-0级。
C-F键的化学能高是氟材料具有优异物理化学性能的根本原因，材料中的氟含量越高，材料的耐候性能、电性能、耐高温阻燃性能高也越好。因此选用氟含量高的氟膜不仅有利于组件的长寿命运行，更关系到组件安全，防患于未然是千百年来不变的古训。
浙江歌瑞新材料有限公司，研发生产具有自主知识产权的GR-M02氟合金膜，是以PVDF树脂为主材、添加PTFE微粉的氟合金膜专利配方，采用三层共挤的技术，具有优异耐候性，绝缘性、高阻隔性、高耐磨性，通过了CQC领跑者最高等级的耐候认证。不仅长寿，而且更加安全，其在UL黄卡认证阻燃等级为VTM-0级，GP系列背板，在TUV莱茵测试其火焰传播指数值（FSI）为1.9、热指数（TI）达到125℃，完全达到ASTME84标准中的A级材料要求。
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