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案例分析
材料攸关光伏组件质量与寿命 行业标准亟待完善
发布时间:2015-04-13

材料攸关光伏组件质量与寿命 行业标准亟待完善

2015-04-07 09:24:04 来源: 东方早报(上海)

2014年,不少投资大鳄相继进入光伏产业,这些投资开发商、金融及保险机构的介入进一步加快了建设优质光伏电站的步伐,也促使光伏组件和部件生产企业由最初只追求产量和规模,开始高度关注产品质量与可靠性问题。

随着行业的快速发展及应用环境的变化,通过IEC等标准认证的产品在实际应用环境中能否满足25年使用寿命及衰减率的要求也在行业内引起多方讨论。去年年初国家有关部门联合发布意见要求规范光伏产品质量,在全国范围内推行强制检测认证。

前期工作中,行业标准的重点关注是产品的性能指标,然而对于产品在实际应用环境中的耐久性、可靠性及安全性等问题关注较少。近两年,因光伏产品导致的光伏系统及应用端可靠性、安全性问题逐年增加,引起了相关主管部门的注意。

材料检验标准存缺陷

作为晶硅太阳能组件重要组成部分的背板,在组件实际应用中首当其冲起到保护的角色,也是近年来安全与可靠性问题逐年增多的一个环节。当前光伏组件及材料主要依据IEC相关光伏行业标准进行测试。

IEC 61215目的是用合理的经费和时间,确定组件的电性能和热性能,甄别组件的设计缺陷和一些早期材料失效。但如今这一标准也被认为不能有效表征组件及材料在户外的耐久性,无法据此判断其在户外的使用寿命。

由于该标准大都是单一环境应力测试,未考虑综合环境应力对材料的影响,且没有对组件背面进行紫外线辐照,导致一些通过该标准认证的组件,甚至数倍认证的组件在户外仍出现材料失效或性能下降,无法满足25年的设计使用寿命。

另外,IEC标准只把背板看作组件的组成部分,与组件一起进行测试与认证,也会导致对背板产品的整体可靠性和耐久性测试无法进行全面评估。

随着业界对背板影响组件可靠性和耐久性的认识度提高,基于组件及单独背板的测试标准和技术规范正式被提上日程。国际电工委员会IEC TC82下的工作小组正在对IEC 61730第二版进行修订,并在起草新的背板材料测试标准,如IEC 62788-2和IEC 62788-7-2,这些国际标准对背板提出更多和更高的要求。

而背板国标GB/T 31034-2014等新标准的设立和推广将深化人们对背板材料的认识和使用要求,规范背板选材和设计,为光伏组件的可靠性和耐久性提供更多保障。

实验室测试的加减法需要反映户外实际应力条件

背板从业专业人员表示,随着行业对光伏组件及材料的测试标准与方法认识的逐渐提高,以及IEC各工作小组、相关光伏研究机构和第三方测试机构等的不断努力,光伏质量保障标准体系正在形成。背板材料相关的国际国内标准也正在逐渐确立和完善中,需要行业相关人士持续深入研究、加强合作攻关和不断提升完善。

根据户外实际环境和户外失效实际情况,目前有必要对背板材料进行以高温高湿老化、紫外老化、耐候性综合老化、序列老化、落砂、盐雾腐蚀、耐热测试为主的七大测试,每一项测试根据环境和应用情况,应当制定一定的标准要求。

背板时常与组件一起进行高温高湿老化测试,现行IEC 61215和IEC 61730中均明确要求对组件进行1000小时的湿热老化测试以判断组件是否有明显功率衰减和失效(如漏电或起泡等)。

某些背板厂商为了证明其背板材料可靠,对背板进行2000小时甚至3000小时的湿热测试。然而,这样的加倍测试容易导致背板中的PET聚酯材料发生明显水解和脆化。但事实上, 1000小时湿热老化能够模拟PET聚酯材料在世界上任何地区超过25年的水解程度。

在长期户外组件研究中也发现,基于特能 (Tedlar )PVF薄膜的背板并未因水解而脆化。这类背板在户外使用4~19年后的机械性能,其拉伸强度和断裂伸长率在长期户外服役后性能保持良好,并未发生脆化。但实验室的对比测试显示,在超过1000小时的湿热老化测试后,背板机械性能明显下降,这显然与户外老化情况不符。

因此业内人士表示,不是所有测试都能随意增加剂量,需根据户外实际情况进行判断,有些本身已经达到测试的最佳选择,没必要增加测试条件。有些测试条件明显低于实际应用环境的要求,那么就有必要进一步完善,比如紫外老化测试。

一些市售背板为了降低成本,采用耐紫外性能较差的PET聚酯材料或将背板表面紫外阻隔层厚度减至极薄,这可能导致背板的加速紫外老化。在户外也出现一些背板内外层紫外老化发黄现象,如PET外层发黄开裂和PVDF背板内层显著发黄案例。因此很有必要评估紫外线对背板材料的破坏风险。而TPT背板在PET中间层的两面采用特能 (Tedlar ) PVF薄膜,能够长期有效耐受紫外线并阻隔紫外线,保护PET中间层。

因此,上述人员认为,户外长期实绩验证是检验组件与材料可靠性和耐久性的最终评价标准,行业从业者需加强对组件和背板户外失效机理的了解,引导相关实验室测试方法和条件设置,避免机械套用标准评估组件和选用材料,甚至按照所谓标准进行逆向研发,导致产品通过各类测试但在户外继续出质量问题的局面重演。

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