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數GW組件背板開裂 誰來為這個“爛攤子”買單?

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2019-04-24??來源:光伏們??作者:饒麗霞??瀏覽次數:533
核心提示:背板材料是光伏組件的關鍵材料,隨著光伏技術的不斷進步,仍然需要創新發展。
  2016年左右,在全球范圍內一批光伏電站使用的組件陸續出現背板開裂問題,規模在GW級別。究其原因,這些組件都使用了3A背板。
 
  作為始作俑者,Isovolta——這家奧地利老牌材料制造商卻在2017年左右悄然無息的退出了光伏行業,業主只能將索賠目標轉向了當年使用3A背板的組件企業。
 
  背板作為組件結構中最外層的“守護者”,在保障組件可靠性、穩定性中發揮著極其重要的作用。作為一家老牌背板企業,Isovolta當年是出于什么目的研發了3A背板,卻又為何在這一“創新”產品上馬失前蹄,犯下如此嚴重的錯誤?
 
  這或許將帶給光伏行業一定的思考與警醒。
 
  短暫的出場
 
  3A背板在短暫地市場上掀起一陣追捧后,又迅速退了場,只給行業留下了一堆“爛攤子”。
 
  3A即指PA/PA/PA聚酰胺,俗稱尼龍材料,最早由元老級背板公司——奧地利企業伊索沃爾塔(Isovolta)于2009年左右推向市場,因為低廉的價格受到很多組件大廠的青睞,據光伏們了解當時排名前列的幾家一線組件企業在其產品中大量使用了該背板材料。
 
  追溯Isovolta嘗試3A背板的初衷,主要著眼點是出于成本的考量。3A背板出現于組件價格高企的十年前,在當時動輒十幾元一瓦的組件價格面前,對降本的需求尤為迫切。任何可以大幅度降低成本的方法都可以成為焦點。而相比傳統以氟膜為基礎的復合型背板而言,3A背板的價格相對低廉。
 
  但從2016年開始,當年使用3A背板的一批組件開始出現大面積背板開裂問題,如我國西部某20MW光伏電站,在安裝一年后PA聚酰胺背板表面已經出現大量微裂紋,投運四年后(即2016年)背板開裂比例已經超過40%。這并不是個例,更多出口到歐美地區的3A背板組件不約而同地出現了開裂問題,嚴重影響了電站投資回報,而業主的投訴索賠也給相關組件企業帶來了直接的經濟損失。
 
  
 
  3A背板/意大利/使用5年
 
  
 
  3A背板/我國西部/使用4年
 
  如今,3A背板已經從市場上消失,Isovolta也已退出光伏行業,但當年遺留下來的數GW組件帶來的損失和影響仍在持續擴大。據知情人李華(化名)透露,目前出現問題的3A背板組件,一部分問題比較嚴重的組件基本直接報廢了,還有一些不太嚴重的可以采取修補的方式,如在開裂處直接貼上耐候型膠帶,但這種膠帶的價格相當高,基本上是背板單價的好幾倍。
 
  3A背板做錯了什么?
 
  短短幾年時間,3A背板就陸續出現了背板開裂問題,且隨著時間的推移,這種影響還在持續擴大。即便作為一種創新材料,也需要通過相關認證之后才能推向市場。當年這家背板企業為何在最看重可靠性的組件外層材料上如此馬虎?
 
  李華介紹說,“Isovolta推出的3A背板中,‘A’選用的是尼龍12,而尼龍12實際上是一款適用戶外使用環境、耐候性能非常優異的材料,從材料端分析是不應該出現這些問題的。有一些研究文獻認為,導致開裂問題的原因可能是3A背板中加了玻璃纖維,因為背板開裂的方向和玻璃纖維方向一致,所以有說法認為開裂是由于玻璃纖維刺破背板外層引起的。”
 
  另外一位了解背板的人士王明(化名)認為,“3A背板當時肯定也進行了IEC的測試,但是光伏組件戶外條件與實驗室模擬不一樣,3A材料背板在戶外長時間下發生水解、粉化,對里層的保護性變差,另外絕緣性也變差了,水汽透進去對電池片造成腐蝕,衰減比較厲害。”
 
  這一說法也得到了背板行業資深從業者劉雪(化名)的驗證,最初3A背板貌似是能通過IEC的標準,但實際上當年IEC的標準是非常低的,3A背板在沒有經過充分測試的情況下就推向了市場,果然在幾年后就出現了很大的問題。劉雪強調,“背板材料在推出市場前一定要經過充分的測試和實際驗證,以保障光伏組件的長期可靠性。”
 
     筆者在查詢資料時發現,阿特斯在一篇關于聚酰胺背板老化性能及機理研究的論文中總結道,濕熱老化和加速濕熱老化使得聚酰胺趨于結晶以及聚酰胺和玻璃纖維界面作用減弱,紫外輻射老化主要導致酰胺鍵斷開,分子結構破壞。從背板機械性能、黃度指數及背板表面形貌的變化速率看出,紫外輻照對聚酰胺背板的影響比較大,而當該類型的背板用于紫外輻照比較強的地方,其風險也較傳統含氟背板大。
 
  一位專攻于背板技術的行業人士表示,3A背板本身無法通過最基本的材料測試。雙85濕熱1000小時、PCT48小時,亦或是濕凍HF10、冷熱循環TC50,3A背板都會發生失效。另外,3A背板的水汽透過率在4克/天/平米左右,其與EVA的粘合力低于40N/Cm,如此差的性能和數據在戶外失效是必然的。
 
  雖然通過了IEC認證,但在后續的常規材料評估測試中,3A背板頻出問題,也就是說它是不能通過正常的材料測試的,那么當年是如何大量導入一線組件企業的?顯然,沒有人能解答這個問題。“我估計,Isovolta應該最了解問題出在哪里,但是他們不敢直面也不討論這個問題,而是選擇退出市場”,李華表示,最公正的建議是希望組件公司實事求是,按照一樣的測試標準,讓測試數據說話,孰優孰劣一目了然。
 
  事實上,除了3A背板,目前還發現Toyal、Coveme等其他類型背板也有開裂問題的出現。光伏組件需要長期暴露在戶外自然環境中,紫外光線、水汽、鹽霧、風沙、高低溫、化學物質等外部環境因素都給組件的長期可靠性帶來了挑戰,背板作為組件最外面的保護層,重要性不言而喻。
 
  背板材料是光伏組件的關鍵材料,隨著光伏技術的不斷進步,仍然需要創新發展。
 
  “但是對于背板材料的改進和創新,需要進行嚴格的技術測試和評估,不僅要對采用背板的組件通過IEC或多倍IEC評估,更重要的是對背板本身要通過全面測試”,上述人士認為,新材料的引入和評估,要秉承科學的態度,加強測試,用全面的技術數據來客觀評判,性能數據有問題的背板有很高的概率發生戶外失效。鼓勵創新,但前提是嚴謹的、有責任的創新。
 
  隨著平價上網的呼聲愈發高漲,降低產品成本勢在必行,但需要強調的是,降低成本絕不能以犧牲質量為代價,以免重蹈3A背板的覆轍。

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