光伏发电材料内幕——“很黑”！
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你是否能想到
一滴油竟能“变成”光伏料？
EVA光伏料。
伴随可持续发展意识深入人心
全世界光伏发电综合利用经营规模快速扩大
在“碳达峰碳中和”愿景目标的引领下
光伏发电作为新能源产业中的佼佼者
在国内具有良好的发展前景
“十四五”期间
中国石化规划建设7000座分布式光伏发电站点
推进绿色发展
EVA光伏料
作为光伏电池组件不可或缺的关键材料
越来越受到市场的追捧
EVA光伏料究竟是什么？
到底在光伏发电中起着怎样的作用？
它又是如何从一滴原油演变来的？
光伏胶膜为何青睐EVA？
由于单体太阳能电池不能直接做电源使用，必须将单体太阳能电池串、并联连接，并进行严密封装，形成“光伏组件”，才能实现太阳能向电能的转化。
形象地说，“光伏组件”就像是一块“3+2”饼干。太阳能电池片是核心，上有钢化玻璃层作保护，下有光伏背板层作支撑。而电池片与玻璃层之间、电池片与背板层之间，则为光伏胶膜。▲
光伏胶膜，作为太阳能电池片的封装材料，在中间主要起到对电池片的保护作用。直接决定了光伏组件的质量及寿命。
当前，光伏胶膜的封装材料种类包括乙烯—醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、共聚烯烃弹性体（POE）等。其中，EVA树脂因性能优良、价格便宜，成为最主要的胶膜材料。
EVA光伏料的性状？
EVA是乙烯和醋酸乙烯（VA）的共聚物。
其在生产过程中可通过调节VA含量和熔融指数使自身在较宽的温度范围内具有良好的柔软性、耐冲击性、耐环境应力开裂性和良好的光学性能、耐低温及无毒特性。
EVA本身的物理、化学性能主要取决于分子链上VA的含量及产品的熔体质量流动速率（MFR）。
VA含量 | 名称 | 主要用途 |
5%~40% | EVA树脂 | 主要用于聚乙烯改性、制造电线电缆料、薄膜及其他成型制品等 |
40%~70% | EVA弹性体 | 主要用作橡胶弹性体和PVC（聚氯乙烯）改性剂等 |
70%~95% | EVA乳液 | 主要用作黏合剂及涂层、涂料 |
EVA光伏料的5大优势
高黏着力
强耐久性
高透光率
高熔指、易流动
存储便捷
EVA光伏料的市场需求情况？
受专利技术所限
目前国产EVA以中低端料为主
EVA光伏料70%左右依赖进口
专业化合成树脂实验基地。
2020年
我国EVA树脂的表观消费量为186.4万吨
光伏料消费量约为63万吨
比上年增长10%
占比总消费量的比例达到33%
已超越发泡料成为第一大消费需求
在碳中和的大背景下
全球光伏行业将迈入高速增长期
预计到2025年中国EVA光伏料需求占比将提升至83%
一滴油的EVA之旅
黑黑的石油经长距离运输至炼油厂后，首先接受的便是蒸馏处理。经过温度的锤炼，石油中的石脑油组分，则被输送到乙烯装置。在温度高达700～900摄氏度的乙烯裂解炉中，石脑油经裂解产生乙烯（气态）。
随后，便是金风玉露一相逢，乙烯和醋酸乙烯（VA）在一定压力下，通过添加引发剂，发生聚合反应形成EVA。其中醋酸乙烯，作为工业有机原料之一，常温常压下是一种无色透明液体，同样由石油经物理、化学反应制得。
目前，国内外EVA产品的生产工艺主要有4种
高压法连续本体聚合
中压悬浮聚合
溶液聚合和乳液聚合
市场上的EVA树脂大多采用高压法连续本体聚合工艺生产
高压法连续本体聚合工艺通常可分为
管式法工艺和釜式法工艺两种
比较项目 | 管式法 | 釜式法 |
分子量分布 | 窄 | 宽 |
分子结构 | 长支链少 | 长支链多 |
支链分布 | 少而不规则 | 多而均匀 |
VA含量 | 小于30% | 小于40% |
产品性能 | 机械性能好 | 弹性好 |
设备投资 | 较低 | 较高 |
EVA半个世纪的发展历程
EVA源起于20世纪30年代
兴起于20世纪60年代
国内则于20世纪70年代涉足该领域
经历半个世纪的发展。
兴起
20世纪30年代
EVA由英国帝国化学工业有限公司发明聚乙烯的同一个实验室合成，于1938年发表了EVA共聚物的高压自由基聚合专利。最初共聚物的化学结构，仅仅使用低含量的醋酸乙烯共聚用单体，来制造“改性聚乙烯”
1956年
美国杜邦公司以ElVax的商品名称推出市场。
1960年
采用高压法连续本体聚合工艺，首先实现了低VA含量的EVA工业化生产。随后，美国UCC、德国拜耳、埃克森美孚公司、日本三井等30多家公司相继投产，EVA作为塑料新品种得到迅速发展。
探索
20世纪70年代初
我国开始进行EVA中压法和高压法聚合工艺的研究。1976年，北京有机化工厂建成20吨/年中试装置，用溶液法工艺生产EVA乳液。
20世纪80年代
大庆石化引进德国伊姆豪森管式法LDPE装置，可兼产EVA树脂。1982年，上海化工研究院建成50吨/年中试装置，采用高压法技术生产VA含量为10%以上的EVA树脂。1986年，上海石化聚乙烯装置进行了小规模EVA树脂的生产，并于1994年完成了EVA系统改造。
发展
1995年
北京东方石油化工有限公司有机化工厂（原北京有机化工厂，今隶属中国石化燕山石化）从意大利埃尼化学公司引进技术的EVA树脂生产装置建成投产，填补了我国无EVA树脂工业化生产装置的空白。该装置的设计生产能力为4万吨/年。
2001年
燕山石化建设的20万吨/年高压管式法聚乙烯装置，可兼产EVA树脂。该装置引进埃克森美孚的专利技术，采用高压管式法生产，具有生产压力高、长支链少、产品均匀性好等特点。
2005年
扬子石化-巴斯夫有限责任公司建成投产两条LDPE生产线，每条设计能力均为20万吨/年，有一条生产线专用于生产EVA树脂。
2006年
大庆石化建设的20万吨/年LDPE装置，可兼产EVA树脂产品。
2010年
由中国石化和杜邦（中国）公司合资组成的北京华美聚合物有限公司EVA树脂生产装置，在燕山石化建成投产。该装置利用杜邦的釜式法生产技术，装置生产能力为6万吨/年。
现状
截至2020年底
国内EVA总产能达到97.2万吨/年。2020年，相继投入预涂覆和光伏等新兴领域的开发。
| VA含量 | 产品用途 |
5%以下 | 薄膜、低密度聚乙烯改性料，农业领域：农膜；生活领域：雨伞、眼罩等，包装领域：手袋、箱包；医卫领域：医疗手术服等 |
5%～10% | 弹性薄膜、注塑、发泡制品。用于鞋材制造。 |
18%～28% | 涂层、热熔胶、发泡制品、电线电缆。广泛应用于书籍无线装订、家具封边、汽车和家用电器的装配，以及儿童玩具等。 |
28%～33% | 光伏、热熔胶。 |
目前中国石化仅燕山石化和扬子石化
两家单位生产EVA光伏膜料
燕山石化是国内EVA的发源地
以管式法工艺与釜式法工艺生产EVA
燕山石化二高压装置。
燕山石化装置人员正在研讨工艺操作优化。
扬子石化以釜式法工艺生产EVA
是集团公司首个生产光伏膜料的单位
填补了中国石化在EVA光伏膜料领域的空白
扬子石化EVA装置员工正在现场操作。
在碳中和大背景下，EVA的未来将是光伏材料
2020年，中国政府提出了碳达峰碳中和的目标，2021年国务院政府工作报告中制定了碳达峰行动方案，太阳能、氢能、风能等新能源转变必将是未来能源的发展方向。
太阳能的利用就是我们所说的光伏产业，目前已在蓬勃发展中，EVA作为光伏组件不可或缺的一部分，在2021年需求量就已达到近70万吨，随着光伏应用市场快速增长的势头，预计2022年光伏EVA需求量能达到100万吨以上。所以说在碳中和大背景下，EVA行业的未来，将会是EVA光伏材料。
——燕山石化EVA研发团队负责人 张清怡
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策划：于莹
图文：赵书萱 李 雪 陶 炎 达 军
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