近日，記者獲悉部分戶外安裝4至5年的光伏組件出現(xiàn)背板開裂問題。項目業(yè)主百思不得其解，一方面提示運維人員注意避免造成觸電事故，并向組件廠家提出質(zhì)保索賠。

自德國開展光伏FIT補貼計劃算起，中國光伏行業(yè)歷經(jīng)迅猛發(fā)展已將近十年，其間歷經(jīng)過供不應(yīng)求的大好市況，也在2011-2012年間飽嘗價格一泄千里的熊市。當(dāng)時，外有雙反，內(nèi)有價格戰(zhàn)，很多組件廠都出現(xiàn)嚴(yán)重虧損，面臨生存危機。在內(nèi)外夾擊的雙重壓力下，一些廠家為了謀求短期利潤，采取了降本策略，一是改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提升良率；二是變更材料清單、引入低成本新材料。

時隔5年，這一大批使用未經(jīng)驗證材料的組件已經(jīng)開始大規(guī)模出現(xiàn)失效，其投資回收期遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般行業(yè)10到25年的質(zhì)保年限。組件廠家需面對接踵而來的質(zhì)量索賠，結(jié)果是因小失大，使投資人望之卻步，更打擊了對行業(yè)發(fā)展的信心。

如今歷史似乎正在重演，光伏全產(chǎn)業(yè)鏈正歷經(jīng)新一輪的價格調(diào)整。據(jù)產(chǎn)業(yè)機構(gòu)EnergyTrend調(diào)研顯示，隨著今年“630搶裝潮”的落幕，7月以來，整個光伏市場需求驟降、訂單變少、庫存持續(xù)積壓，包括硅片、電池及組件在內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)鏈上下游品種價格已出現(xiàn)全面下滑。為了避免歷史重演，光伏從業(yè)人員應(yīng)以史為鑒，真正從光伏材料這一源頭把控質(zhì)量，從而促進(jìn)我國光伏產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

一個真實案例

2012年，中國西部的某光伏電站順利并網(wǎng)，嶄新的組件在充足的陽光下熠熠發(fā)光。并網(wǎng)典禮上，所有人眼中都充滿了對未來的期望。

2013年，在對組件進(jìn)行的隨機抽樣檢測中，盡管肉眼看到的外觀并無顯著變化，但通過顯微鏡可清楚觀察到背板表面出現(xiàn)大量微裂紋。

2016年，市場上開始聽到越來越多只安裝了4-5年的組件出現(xiàn)背板開裂的問題，三年前看到的微裂紋已經(jīng)變成更長更深的宏觀裂紋；很多裂紋沿焊帶形成，具有明顯的漏電隱患。項目業(yè)主立即對電站運維人員警示了該安全風(fēng)險，以免造成觸電事故，并向組件廠家提出質(zhì)保索賠。



除了中國西部以外，在歐洲、東南亞和中國東部的電站，也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)光伏組件出現(xiàn)了此類背板的開裂問題，安裝時間都在5年以內(nèi)。根據(jù)10年產(chǎn)品質(zhì)保的要求，組件廠應(yīng)該對出現(xiàn)問題的組件進(jìn)行更換。這無疑對廠商造成了巨大的財務(wù)和商譽損失。同時，項目業(yè)主也深感困惑，為何這些組件都通過了國際認(rèn)證測試，還是無法避免此類的質(zhì)量問題。

尋找根本原因

從光伏組件的安裝環(huán)境與使用條件來看，任何光伏組件中的材料都必須耐受25年以上的戶外氣候挑戰(zhàn)。尤其背板，作為光伏組件的最外層，對組件起到最關(guān)鍵的保護(hù)，因此對材料長期可靠性的要求非常高。此外，背板直接受到紫外、風(fēng)沙、劇烈溫度改變的影響，也是最容易出現(xiàn)老化問題的材料之一。

盡管光伏行業(yè)要求25年的質(zhì)保，但一直缺乏對長期老化性能的測試方法和標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致各種質(zhì)量不一的材料都能夠通過測試，被應(yīng)用在組件產(chǎn)品上。這些材料雖然短期內(nèi)不會出現(xiàn)問題，但是一旦長時間在戶外曝曬，不到10年、甚至5年就會開始出現(xiàn)老化失效等問題，禁不住時間的考驗。

對于光伏的應(yīng)用，行業(yè)急需發(fā)展更完善的測試方法，以更準(zhǔn)確地預(yù)測背板材料的長期可靠性。

優(yōu)化測試方法

首先，現(xiàn)階段行業(yè)慣用的測試方法普遍采用單項加速老化實驗，這完全不能模擬戶外實際情況(濕、熱、紫外、溫度變化同時發(fā)生)，當(dāng)然無法真實反映材料在戶外老化的結(jié)果。

再者，部分測試標(biāo)準(zhǔn)偏低，無法體現(xiàn)背板材料在質(zhì)保期間面對的戶外環(huán)境風(fēng)險。以紫外測試劑量來說，荒漠25年的累積紫外劑量大概在275kWh/m2，溫和氣候也大于170kWh/m2。而目前的認(rèn)證測試只需要15 kWh/m2，和戶外25年老化所承受的劑量相差甚遠(yuǎn)。

最后，現(xiàn)行的老化測試對材料老化后的力學(xué)性能關(guān)注不足，比如冷熱循環(huán)應(yīng)力和動態(tài)機械載荷。而戶外失效往往是由于材料老化后力學(xué)性能下降導(dǎo)致的。

為了更好的模擬戶外老化應(yīng)力對材料的影響，最好能采用更能反映戶外情況的序列老化測試，即在加速老化測試中將原來單項的紫外、濕熱和冷熱應(yīng)力等老化因素測試按照一定順序?qū)ν粋€樣品進(jìn)行測試，這樣就能更好評估不同材料在長期老化性能方面的差異。

序列老化測試：


舉例來說，以序列老化測試對PVDF背板以及PVF背板進(jìn)行序列老化測試后，PVDF背板出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象，這說明由于PVDF薄膜橫向力學(xué)性能不佳，在老化后容易變脆，在冷熱循環(huán)應(yīng)力下容易朝單一方向開裂；而PVF薄膜因為是雙向拉伸的成膜技術(shù)，所以不會有這種問題。




下圖是在北美地區(qū)戶外使用4年的PVDF背板形貌，平均開裂比例約57%，裂紋方向均沿縱向形成。


近幾年來，在降低成本的壓力下，光伏組件的關(guān)鍵材料產(chǎn)生很多質(zhì)變，因此測試方法也必須因應(yīng)眾多材料的加入而調(diào)整，以更好的區(qū)別各種材料之間的差異性，讓組件商、光伏投資業(yè)者有更好的依據(jù)可選擇適合光伏應(yīng)用的材料。

延長使用壽命和降低功率衰減是保障項目投資回報和降低發(fā)電成本的重要因素。實地戶外是對光伏組件最終極的檢測，然而因應(yīng)行業(yè)發(fā)展的變化，在測試方法上也有改善的空間，序列老化測試能夠更好對不同材料的長期可靠性進(jìn)行甄別，應(yīng)該被更加廣泛的使用。