鲜为人知！早期光伏组件封装材料选型

如今，光伏组件封装材料选型已经基本定型，单玻组件一般采用EVA，包括各种功能性的EVA材料，如抗PID，白色EVA；双玻组件一般采用EVA或POE，也有部分厂家在使用PVB和液体硅胶。

但在50年前，谁也不知什么样的材料最适合光伏组件封装。

EVA，万花丛中脱颖而出

1970年以前，对于光伏组件研究最多的是美国。早期光伏组件的应用研究主要针对空间用太阳能组件，透明有机硅材料是主要方向，同时也研究上百种其它材料的选型，比较著名的有环氧、EVA、离子聚合物、聚氨酯、丙烯酸酯、PVB等。从1970年左右，人们逐渐意识到地面用光伏发电的可行性，开始重新研究空间用组件，寻找低成本的适合于地面用光伏组件的材料库。

1975年，在聚合物材料领域有深入研究的美国Springborn实验室接受美国能源部的要求，开始了公司最重要的创新 - 开发用于地面光伏组件的封装材料。根据Springborn实验室相关资讯，最初的光伏封装材料开发计划持续了十多年，评估了数百种聚合物材料和改性剂的组合，进行了多年的老化研究。结果表明：改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）是性能和成本的最佳组合，明显优于其它材料，如透明有机硅、聚氨酯、丙烯酸酯、PVB、离子聚合物等。

图：美国JET PROPULSION LAB1976年报告中的封装材料

从1979年起，Springborn实验室建立试验性生产线生产EVA封装胶膜，并用PhotoCap®商标在光伏组件行业正式推广EVA胶膜。

之后，Springborn实验室改名为Springborn Testing and Research（STR），这就是光伏封装材料行业著名的美国胜邦。（不知道胜邦不要紧，后面有继续介绍）。

上世纪80年代初期，美国是全球光伏最大的民用开发国家，美国光伏组件厂对PhotoCap®EVA的需求变得非常强劲。STR胜邦公司决定扩大其试验性生产运营，并向美国政府做出重大承诺投资EVA胶膜规模化生产的设备和基础设施。

并且，随着太阳能发电需求的增加，越来越多的初创企业开始投资生产太阳能组件。十年前的光伏人都知道，无锡尚德的任何一位工艺人员或班组长都被新成立的组件厂当做宝贝。可以想象，上世纪80年代的组件制造还是刚刚开始，制造工艺、设备、方法、控制远不如现在这么简单、标准化，也很少有人懂这方面的知识。STR通过长期对材料的实验室测试、试生产开发及应用研究，积累了大量的材料开发和应用经验，不仅向美国的太阳能初创企业提供封装产品，同时还提供重要的的技术服务。

早期EVA，层压周期数小时

早期的EVA固化层压比现在更为复杂。最初被STR称为“标准固化”的EVA封装材料，组件制造商大多通过采用两级层压/固化工艺提高了自己的生产能力。这项技术利用层压机首先从光伏组件内部抽空空气，熔化EVA封装材料，再层压冷却后做成无气泡、无缺陷但未固化的光伏组件。接下来再送入烘箱进行后固化，在热空气循环箱中引发EVA交联。

如果不采用两段固化工艺，采用逐渐升温抽空、层压、固化，一块太阳能组件的生产周期，包括冷却、升温，竟超过数小时。

美国能源部在其《美国光伏技术路线图》中详述目标，光伏组件厂需要在2010年前将组件制造成本降低5倍，并在2020年减少10倍。

1986年，STR胜邦在商业上引入了“快速固化”EVA，通过缩短封装材料的固化时间，显著提高了层压机的生产效率，从而将层压工艺时间减少约75%。典型的商业“快速固化”层压周期20分钟以内，通过单级层压/固化工艺处理“快速固化”EVA固化时间显著缩短，组件层压工艺、投资资本设备、占地面积、劳动力等成本实现巨大收益。

上世纪90年代初，STR已从“Specialized Technology Research”更名为“Specialized Technology Resources”，并再次推出改进的EVA胶膜，不仅具有更快的固化能力，还大大改善了长期光热稳定性和尺寸稳定性。到2000年左右，EVA组件层压时间已经能控制在15分钟以内。

STR – 为光伏做出巨大贡献的老兵

美国的光伏应用市场和政府支持为STR的崛起和领先奠定了坚实的基础。从上世纪90年代起欧洲、日本等地也有一些企业开始研究生产EVA胶膜，如Solutia，Bridgestone等，但远远不能动摇STR的领先地位。

2000年-在2000年早期，STR聚合物科学家忙于开发更先进的配方和产品配置，包括超快速固化封装材料和多层产品，如EVA/背板和EVA/玻璃。2002年起，随着欧洲太阳能市场的兴起，STR在西班牙成立了西班牙专业技术资源公司España，S.a.，（STRE），以便为其在欧洲不断增长的客户群服务。2004年6月，STRE正式投产，仅两个月后就开始计划增建第二条生产线。

从2000年到2010年，STR开始了其疯狂的扩张和收购，2005年前，STR一直在全球EVA胶膜市场遥遥领先，2010年左右其EVA产能超过3GW，而2010年光伏全球装机仅18GW。

但差不多就在2005年起，随着中国光伏组件制造业的崛起，STR开始了它在光伏行业的末路征程。

从2005年起，以无锡尚德为代表的一批中国光伏组件制造商逐渐占据了全球的主角。EVA胶膜由于其特殊的低温保质期要求，未固化的胶膜必须低温保存，并且保质期通常是半年以内。从美国制造的EVA胶膜光进口周期可能就要三个月，加上低温保存要求，STR的EVA胶膜市场逐渐被中国近邻日本Bridgestone等公司侵蚀。

更重要的是，中国的EVA胶膜企业登台了，这才是STR，也包括所有其它海外EVA胶膜企业真正的噩梦。

2009年，福斯特EVA胶膜销量首次进入全球前三！海优威、斯威克、百佳、鹿山、天洋、瑞福等本地胶膜厂迅速崛起。（☞☞技术派“海优威”的光伏十年）

STR在2010年前不断的收购扩张策略和实施，都被组件制造产能的转移和中国本地胶膜制造商的崛起击个粉碎。2010年后，忍无可忍的STR终于决定：在中国常熟沙家浜投资建立其史上最大产能的EVA胶膜工厂- STR太阳能（苏州）有限公司，新公司于2014年左右正式注册。

然而，计划赶不上变化，即便STR决定在常熟建立本土化制造的EVA胶膜工厂，中国EVA企业的降本、扩产、你死我活的竞争机制、组件厂的降本压力，让STR的投资决心瞬间化为乌有。至今，STR常熟工厂除了曾规划了用地，注册了公司，其它什么也没干过。

更重要的是，STR曾经引以为豪的技术优势、产品开发能力、一站式服务方案，在全球组件制造产能转到中国后，其保守、傲慢、反应迟钝、距离空间劣势等全部暴露无遗。尤其是从2010年起，光伏应用规模的扩大让组件、材料等在户外性能测试中暴露出一系列的问题，并被各种光伏会议、研究机构放大讨论。如EVA胶膜的耐久性、抗PID、抗蜗牛纹、抗紫外、UV-Cut/Through…

中国的本土企业如海优威等，几乎在第一时间推出了抗PID的EVA，UV-Through的更高发电效率EVA，白色高反射EVA等等，反应能力和研究水平把以STR为代表的早期领先企业远远甩在身后。（☞☞你的白膜侵权了吗？一场专利战即将开启）

除了EVA粒子，从2008年到2015年左右，海外EVA行业已没有任何优势。而从2015年左右起，国产的EVA粒子也开始登台。

像STR这样的老兵，除了被淘汰，最多也只能被怀念，颁发一枚纪念勋章了。而STR也终于在2017年宣布转型进军塑料包装产业，和光伏Bye-bye。

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