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理性应对推动太阳能平板涂层市场规范发展-谢光明

分类:新闻动态 标签: 2017 年 4 月 14 日 上午 1:27

理性应对推动太阳能平板涂层市场规范发展-谢光明


新能源工程技术研究中心副主任、涂层专家-谢光明教授讲话
大家早上好,今天看到这么多人参加咱们这个研讨会我也非常高兴,说明大家对这个问题非常关注。今天就咱们涂层的质量和我了解的一些情况及一些我个人的看法,跟大家做个交流,希望对大家有所帮助。
来之前我跟清华大学的殷志强教授也谈到了咱们今天这个研讨会,他也非常关注,他把他近的一些工作,特别是在涂层老化性能方面的一些工作进行了交流,他也特别希望我把他的实际工作和一些看法介绍一下。
目前,平板涂层可分为三大种类:一类是干法制备的,实际上就是一种用真空镀膜的方法来制取的涂层,我们就称它为蓝膜;第二类是湿法制备的,即电化学方法,主要包括黑铬、阳极氧化两种材料,黑铬和阳极氧化条带都实现了是连续化镀膜生产,而且现在也有宽幅的了。还有一种就是涂料型的,以德国安铝为代表的企业,他们在几年前就搞出了涂料型选择性的涂层,经过测试,耐侯性是好的,因为粘合剂是用有机材料的,抗腐蚀,耐老化性能非常优异。我之前在北太所工作,接触过铁锰铜氧化物的涂料型的选择性涂层工作,当时用球磨的办法把铁锰铜的氧化物磨成非常细的颗粒,用丙烯酸树脂,来进行混合以后喷涂到吸热板的表面,施工比较简单,成本比较低廉,至今一些低层次的产品还在使用,它不足是不容易控制喷涂的厚度,在比较厚的情况下发射率是比较高的。另外,水性的丙烯酸树脂虽然污染很低,但是耐候性寿命还是比较有限,所以基本现在不用了。万和去年已经从日本引进了这个喷涂设备,现在涂层的性能有了本质的提升。采用现代化的溶胶凝胶法,获得纳米级的金属颗粒,这种颗粒正好在太阳光谱波长范围之类,粘合剂也有了很大的改进。一般采用耐候性非常强的聚碳酸酯涂料,这样混合在一起形成耐候性非常好的涂层。
我觉得它仍有两方面的不足:一方面虽然说现在有非常精密的喷涂设备,但是厚度实际上不好控制,涂层容易比较厚;另外一方面是成本较高,价格优势也不明显。但它作为一个新的选择,特别是作为平板集热器使用的话也是一个新的选择,新的材料。
我看了一下这次研讨会前进行的平板太阳能工程应用涂层质量调研反馈的报告后,我有两点感觉:第一点,有的报告比较极端,说一个材料不行,就完全否定,一个材料比较好,就说没有问题。刚才罗理事长也提到这个问题,现在作为涂层来讲是一个百花齐放的阶段,我们不能简单的否定一个材料或简单的肯定一个材料,今天研讨会的目的,就是找到一种办法,用有效的、科学的方法,客观地评价涂层的耐候性,而不是简单地说YES或者NO。
殷教授主要介绍了前一段针对涂层耐候性问题,对于各种各样的不同的选择性吸收涂层的盐雾试验做了深入的分析,从盐雾试验的结果、方法对涂层的评价发表了一些看法。

全国平板太阳能集热器板芯涂层质量交流会现场一角
提到盐雾试验,我们会议的材料GB/T26974-2011里面也提到了涂层对于板芯质量的技术要求,其中在第6条的6.6中提到了要进行盐雾试验,提出盐雾试验技术要求是必要的,这个是2011年通过的标准,当时编写的时候,参与编写的主要单位对盐雾试验并没有很仔细的考虑这个问题,所以并没有具体给出盐雾试验的方法。在这种情况下,6.6条里提出了盐雾试验,并在7.6条的方法里面引用了当时的国标GB/T1771,该标准是针对色漆、油漆、清漆这样的涂层做盐雾试验的标准,那么这个标准是不是符合我们现在选择性吸收涂层的使用呢?这些漆性的涂层厚度一般低也是在几微米以上,我们涂层一般都在0.3微米以下,跟它有数量级的差别,首先从厚度方面差别就非常大,所以不能完全适用,这是一个问题。
实际上,GB/T1771这个试验方法是等同采用国际标准的ISO9277。为此,殷教授对9277进行了详细的了解,为了了解这些标准他还专门找人进行了翻译,为什么下这么大功夫呢,因为盐雾试验是一种加速实验的方法,使之能够准确科学的判断出来一个材料,一种涂层的使用寿命、耐腐蚀性的时间长短的方法,当然实践是非常重要的,科学合理的实验方法是一种模拟的手段,所以殷老师下了很大功夫来研究项工作。
通过对9277的研究,发现该标准是针对金属涂层、阳极氧化涂层、有机涂层和转换型的涂层盐雾试验的标准。上述提到的4种涂层,虽然有其中转换型涂层可以涵盖我们的选择性吸收涂层,但实际它们的厚度和整个涂层结构还是有很大的差别。我们提出了盐雾试验的要求,没有给出更具体的实验办法,这是现在存在的一个主要问题。因为我们的标准提出来了,我们的工作还得往GB/T26974方面靠。
我们跟国际上不同之处在什么地方:欧洲具权威的太阳能研究中心,一个是德国的弗莱堡的弗朗霍夫研究院,还有一个是瑞士的SPF,他们怎么鉴定评价涂层的老化性能呢,他们没有盐雾试验的要求,他只做耐老化性能的试验,恒温恒湿,包括耐二氧化硫这种有害性气体的试验,没有做盐雾试验的要求。那么我们的盐雾试验怎么往GB/T26974上靠呢?他介绍了两方面的工作,这里跟大家介绍一下:一方面是日出东方,他们对各种各样的不同工艺、不同材料的涂层进行了中性盐雾试验,下了一定功夫,对试验的结果进行了分析。中性盐雾试验条件就是在PH值在6.5到7.2这么一个范围之内,用5%的氯化钠水溶液进行浸泡,日出东方的试验方法是:浸泡时间从2小时开始,甚至24小时,48小时,72小时……一直到表面变化出现白斑,后表面破坏比较严重的现象。初步结论是:对于工艺合格的样品,盐雾试验结果还是比较满意的。就是说不管国内的或国外的,只要按工艺规范生产的蓝膜,盐雾实验结果果都是比较好的。我跟殷老师交换了意见,他们并没有给出很具体的一个办法,比如说中性盐雾实验,浸泡到底应多长时间,是2小时,还是48小时?另一项工作就是嘉普通的蓝膜,由于一个意外的机会在海南的集热器破损了,在海水里浸泡了2天,表面有一些变化,他抓住这个机会做了很深入表面俄歇能谱分析,主要目的是看腐蚀的厚度,2天海水浸泡到底会是个什么样的状况,另外,看涂层是从表面剥离还是从基体剥离的,进行分析探讨和研究。分析结果:涂层经两天浸泡以后,从膜的表面上看,是把减反射涂层、介质涂层这层膜腐蚀了,机体并没有完全剥离。这些试验可能对研究涂层腐蚀过程与机理有一定的帮助参考作用。
我们采用现成的盐雾试验标准的方法,都不是完全适合我们选择性吸收涂层,主要是厚度的不同,有几个数量级的差别,这是一个主要问题。然后就是盐雾试验的时间,因为厚度不同,选择性吸收涂层的盐雾试验就不能用常规的盐雾试验那么长时间浸泡的,哪个公司包括在座的一些企业有谁很系统的做过这方面的试验?因为你要真正的做盐雾试验,无论任何涂层经过过24小时、48小时、72小时的长时间浸泡,终表面都会被破坏,都会出现白斑,都会被腐蚀。所以他建议应缩短盐雾试验的时间,这一建议我也同意,就是我们可以下一些功夫,选择一些不同的样品,从2小时开始,2小时、4小时、……肯定某种涂层在某一定条件下会出现白斑或出现变化,我们大家是不是认为这个就可以作为该样品耐候盐雾实验的一个标准呢?缩短盐雾试验的浸泡时间,这是一个建议。还有一个建议,对盐雾实验后光学性能而言,什么叫合格,什么叫不合格呢,他提出吸收率如果有3%的变化,小于3%的变化就认为符合盐雾试验的要求,后来我问3%的要求怎么提出来的呢,他说这是初步的一个建议。因为在标准里面,老化试验不是特指的盐雾试验,因为老化试验还是其他的条件,老化试验以后,我们标准定的是5%的衰减,小于这个数就算合格,盐雾试验可能在这里面占的比重比较大,所以就是参照性的提出3%这么一个概念,也希望这些建议对我们广大企业有一定的参照作用。
当然好的判定方法还是看实际应用过程中的表现,简单的说,一个涂层到底适合不适合我们的产品当然是实践,我们的企业、我们的用户有发言权。
除了实践以外,还有就是刚才提到的科学试验,试验实际上是一种模拟的一种加速办法,判断一个涂层的稳定性,特别是耐老化、耐腐蚀性能这方面的水平到底是什么一个水平。
今天做的这些工作、这些方法如果对大家有所帮助,使我们技术人员能够统一认识,就达到我们今天会议的目的了。
因为我们协会(联盟)就是为广大企业服务的,如果有什么具体问题可以随时交流,随时沟通,我们会毫无保留的给大家提出一些建议和帮助。
今天利用这个机会有几个情况简单的跟大家介绍一下,在6月底我们组织了一个欧洲考察团,到德国和北欧进行了太阳能热利用方面的考察,将近20个人,国内一些企业,像天普、桑夏、华扬、光源、聚日等企业都参与了,我们这次考察的目的有三个内容,一个是参观6月19日至21日在德国慕尼黑的展会,第二个是看一看北欧,特别是丹麦太阳能热利用集中供热工程的情况,第三个是跟丹麦DTU科技大学进行项目研究方面的交流等。今年的慕尼黑展会比往年规模小一些,我们国内有十几个企业参加了光热展厅的展览,深圳地区近百号人的代表团参加了展会,当然地方政府有很大的支持,其他展示大部分是光伏的,我感觉亮点也不是很多,我们也进行了总结报告,不久将在产业资讯网和资讯杂志上都要发表。
主要考察了北欧的太阳能集中供热项目,北欧的太阳能集中供热是非常典型的,在丹麦,这种供热工程在全国范围内有100多个项目,我们参观的是比较大的,有的网上说是世界上大的一个镇上的供热工程,经过很长时间施工建设,现在总集热面积3万多平方米,整个岛上居民大约有三千多人,大概计算了一下,平均每个人集热面积达11平米左右,有55%以上的能源是从太阳能提供的,另外它有一个特点,丹麦风电很便宜的,所以他用热泵技术把能量储存起来,值得我们可以参照的是跨季节的蓄热技术与方式,所以他们没有太阳能过热问题,整个夏天储存的热量供全年使用,它的蓄热就是池塘,在底部做了一些防水,上面有一定的保温,有的是将蓄热池塘加盖,有的是上万立方,甚至几万立方的蓄热水容积,所以过热问题、储能问题都是通过这个方法来解决的。
从经济方面,好多人很感兴趣,到底是什么样的水平,我们也跟他们进行了这方面的讨论,他们说6年可以回收成本,后来我又追问了一下,又说6至8年基本能收回成本。另外,问到你们有什么政策?或者政府支持?或者项目怎么开展?他们说一般都是岛上的居民自发的组织,觉得要搞这个项目,他们搞项目比较早,所参观的项目有过三次政府的支持,但是支持力度都不超过30%,给我们介绍的是这个镇的副镇长,也是太阳能方面的专家,非常热情详细的给我们介绍。另外,他说附近还有一个工程,跟他们进行竞赛,他们说他们是第一,我们说我们是第一,很有意思。
看到了这些工程,可以说百分之百的都是平板集热器,跟咱们国内的太阳能应用还是有很大的不同。
另外,刚才提到了平板集热器技术,这次我们也接触了这方面的技术,他们的平板集热器成本也不是很高,我们出口的价格优势也不是很明显,它的性能主要是靠几方面:一个是盖板技术,基本上都是用减反射涂层的盖板技术,高达95%的透过率。另外,在在盖板和吸热体之间绷一层太富龙膜,我接触这个技术也得有十年二十年了,因为膜安装过程有些诀窍,可能安不好以后不但起不到好的作用,还会降低集热效率,现在他们认为可以解决了,可以非常明显的降低了对流的损失,所以说从效率体现上来说,斜率是非常平缓的,另外由于采取了高性能的选择性吸收涂层和高透过率的盖板玻璃,刚才罗主任也提到光效率即效率曲线的截距,透过率与吸收率两个乘积高于80%,这些都是在平板集热器上的一些重要的改进,有些东西值得我们学习。
刚才提到了,低铁减反层玻璃在国内也建厂了,肯定以后随着产能的增加,成本价格也会降下来。因为他原来想在光伏上用,现在光伏市场不行了,所以他也想大力的在光热上面推广玻璃盖板材料,肯定以后的价格会逐步的往下降,而且产能非常大,每年设计产能(有好几条线),总产量可能在几百万平米。
还有一个信息,因为我们是搞平板太阳能的,刚才罗主任提到了,装备的问题也是我们提高平板集热器一个很重要的措施和途径。现在有这么一个信息,西班牙一家公司基本上是全自动的平板组装线,报出了60万欧元的价格,我大概算了一下,合500万人民币这么一个水平,所以有哪些厂家感兴趣的话也可以跟他们进行联系。
由于时间关系,我就不再多说了,希望大家加强沟通。
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