此前一家權威認證機構發(fā)布了一組調(diào)查結果：他們對425座太陽能光伏電站進行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)了大量問題，其中與光伏組件及其原材料有關的問題令人警覺，尤其是后期建設的電站，問題暴露的越來越多。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)組件主要存在熱斑、隱裂和功率衰減等質(zhì)量問題，尤以功率衰減問題突出，在2013年現(xiàn)場測試的11座大型地面電站檢測后，發(fā)現(xiàn)運行一年期左右的組件中（考慮了設備的不確定因素），51%的組件衰減在5%—10%之間，其中約30%的組件功率衰減超過10%，8%的衰減超過20%。

30%建成的3年以上的電站都不同程度出現(xiàn)了問題，建設1年的電站成本、收益都出現(xiàn)了較大波動。參照國外電站運行情況，國內(nèi)光伏組件經(jīng)過惡性競爭，價格壓到了最低限度，質(zhì)量開始經(jīng)受考驗。

通常而言，光伏組件衰減第一年是5%，后面為每年不超過0.8%，25年下來不允許超過20%。按照調(diào)查所得，如果組件一年衰減達到20％，按照這個速度下去，五年后這個電站就報廢了，可以說光伏電站存在很大隱患。

需要保護的電池片

組件，按字面意思解釋就是由各種材料組裝而成的物件，具備發(fā)電的功能，是太陽能光伏電站的主要構成部分。具體由哪些構成呢？

首先，最核心中間部分是太陽電池片，外面的封裝材料都是為了保護它，它是組件在太陽光照條件下產(chǎn)生光生伏特效應的基石，電池性能的好壞與質(zhì)量決定組件發(fā)電量的高低。

中山大學太陽能系統(tǒng)研究所對一些過往電站的舊組件一直有跟蹤研究，在對一批1986年的舊組件分析時他們發(fā)現(xiàn)，雖然總體水平保持不錯（如圖一），但來自電池的缺陷占比缺陷總數(shù)的比例很高，如表一。

中山大學太陽能系統(tǒng)研究所洪瑞江博士表示：“經(jīng)過23年的戶外使用，這批組件依然顯示很好的整體性能，衰減不大約6%。組件的外觀缺陷主要是封裝材料的老化和破損，單體電池片存在裂紋也是造成組件失效的關鍵隱患。”

他說：“電池出現(xiàn)裂紋，導致組件電流和填充因子嚴重降低。還有電池柵線斷開，導致組件電壓和功率降低；柵線脫落造成搭接，電池片破裂、崩邊。隨著硅片的進一步薄片化，太陽電池的質(zhì)量應受到重視。”（如圖二）

過往的案例與經(jīng)驗尚擺在眼前，這幾年電池片問題進一步凸顯。以近兩年引起人們關注的PID（Potential Induced Degradation）為例，可以說三年前的太陽電池都是不具有抗PID功能的，因為問題沒有大面積暴露、年限也未達到，電站業(yè)主及投資商們并未察覺。然而，隨著近兩年問題的出現(xiàn)，人們才煥然大悟，應該要抗PID。

于是，檢測機構對組件端從里到外進行考核，尋找產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，結果發(fā)現(xiàn)都存在一定影響，其中電池片首當其沖，從而各大光伏制造公司開始研發(fā)抗PID電池片。

研發(fā)新功能的產(chǎn)品需要增加成本，但是眼下，光伏電站項目都看重初始投資，一般而言現(xiàn)在的初始投資是7、8塊，但是投資下去的電站所獲得的收益率千差萬別。

比如一家電站業(yè)主在電站招標過程中，如果在合同里指定選用電池必須為抗PID電池，按照行業(yè)技術標準，投標企業(yè)會給你提供對應電池。如果為了降低成本不注明，就把防PID這道工序減掉了，投標企業(yè)提供一般電池，這其中節(jié)省的成本是1.1元，但是有可能會使電站損失10%的發(fā)電量。當然，這個也需要看地形氣候及具體項目所在地環(huán)境情況而定。

一位業(yè)內(nèi)組件技術人員表示：“其實，以前的組件并沒有這么多問題，這跟組件使用的材料質(zhì)量有關。這幾年光伏電站裝機迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了很多因為降成本、趕工期的項目，粗制濫造，所以組件在戶外還沒有兩年，就有相關問題暴露。”

“是的，有一些早年建成的電站已經(jīng)運行30年，運行情況比這兩年建成的電站還要好，這些光伏電站在歐洲和日本，包括我們以前中國的西部青海省，當時是外國廠商援建的，組件表現(xiàn)很好，衰減值不到10%。如果是真才實料建的電站，我們從7.1元加到8.2元，把保險系數(shù)都加上，系統(tǒng)效率提升三個點，我們的年度衰減每年是0.8%，25年衰減20%。然后我們的運營費用降低兩個點，這樣計算雖然初始投資貴了一塊多，但是凈現(xiàn)值折算下來是2.37元，我們的收益增長了100%，翻了一番。”晶澳副總裁曹博認為，如果我們衡量一座電站是去核算它的度電成本，整個系統(tǒng)、電站設計25年中它的凈現(xiàn)值收益，不是單純追求初始投資的最低化，最后的收益會有很好預期。追求初始投資最低化是舍本逐末，讓我們產(chǎn)生高損失的一種現(xiàn)象。

多家光伏上市公司日本銷售人員向PV－Tech反饋：“電池片的成本占組件生產(chǎn)總成本的80%以上，其他的原材料成本對總成本影響較小，因此，應盡量選用高品質(zhì)的電池，從而降低原材料品質(zhì)問題帶來的后期風險。為什么我們國家的光伏公司都把自己最好的組件賣到日本，因為人家看重品質(zhì)，對于日本消費者而言，這是一個需要運行25年的產(chǎn)品，質(zhì)量保證和售后服務是他們覺得重要的方面，價格反倒是其次。”

黃變的EVA

在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，不論是以往電站還是近幾年的電站，組件都有EVA(乙烯基乙酸乙脂)變黃現(xiàn)象（如圖三），黃變的部位有的出現(xiàn)在組件的局部，有的則整個組件都出現(xiàn)黃變，這其實一種老化，很大程度上影響了太陽光透過率，縮短了組件的使用壽命。

據(jù)了解，EVA膠膜是太陽電池組件封裝過程中一種非常關鍵的材料，EVA自身化學結構不穩(wěn)定，耐老化性能相對較差。雖然目前業(yè)內(nèi)有檢測認證機構對其進行測試考核，但即便是常規(guī)的濕熱老化測試，在85%濕度、85℃、1000h條件下，EVA也是比較容易出現(xiàn)發(fā)黃、起泡、脫膠等老化現(xiàn)象，更何況要在戶外運行25年。

洪瑞江博士表示：“在卸下來的舊組件中，EVA的問題很多，除了黃變還有起泡，EVA起泡會導致組件電流降低。而且EVA水解產(chǎn)生的乙酸不但會腐蝕玻璃和背板，破壞EVA與玻璃和背板的粘接，還會腐蝕電極和焊帶，嚴重影響組件的電性能。”

面對EVA的問題，曹博也深有感觸：“EVA對于組件透水性的影響非常大，不同EVA對PID的影響也是致命的。通常大家會對EVA進行檢測，正常的檢測周期至少要半年時間才能把所有參數(shù)檢測成功，在這過程中如果為了降低成本，一些企業(yè)選用隨便的原材料，后果是很可怕的。”

他說：“因為EVA整體造價只占組件成本的一毛錢，我們電站系統(tǒng)假如說是70塊錢的話，它只占1/70，但是因為它的成本節(jié)省10%，也就是1/700，但會導致我們電站出現(xiàn)大的問題。因為客戶要求組件降一毛錢，組件廠為了省一毛錢，就要求EVA供應商給降一毛錢，EVA本身只占這么多成本還要降價，這會使整個系統(tǒng)存在大規(guī)模失效的隱患。”

據(jù)筆者了解，雖然眼下中國存在上百家EVA生產(chǎn)制造商，EVA的價格也很便宜，形成混戰(zhàn)局面，但其實EVA的生產(chǎn)存在較強的技術壁壘，國內(nèi)生產(chǎn)EVA 膠膜的廠家中，在質(zhì)量和規(guī)模方面達到世界水平的企業(yè)很少，這也是EVA容易出問題的原因之一。目前光伏組件EVA膠膜的主要實力廠家有杭州福斯特、東莞永固、日本上井化學、美國STR等。

據(jù)EVA研發(fā)技術人員介紹，EVA在常溫狀態(tài)下不發(fā)粘，加熱到所需的溫度后將發(fā)生本質(zhì)的變化(包括物理變化和化學變化)，將三層材料(鋼化玻璃、太陽電池片和絕緣背板)粘接到一起，形成太陽電池組件，主要起到粘接密封的作用，而將這幾層連接在一起需要層壓機，這里涉及到組件廠家的生產(chǎn)工藝。

“EVA出現(xiàn)問題，不僅僅是EVA公司的事情，還跟組件的生產(chǎn)工藝有關。”廣州寶力達電氣材料有限公司總經(jīng)理周樹東在接受PV－Tech采訪時表示，這跟每家組件廠商的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)設備、原材料情況都有關系，有些企業(yè)做的好，有自己的最佳生產(chǎn)工藝，做出來的組件產(chǎn)品就高，還能降低成本。

重要角色背板

看過此前《電站建設背后：隱裂的材料風險（一）》一文的讀者，對背板不會感到陌生。

歐洲的電站業(yè)主發(fā)現(xiàn)了背板的問題，引起了業(yè)內(nèi)很大震動，將人們的視線聚焦到封裝材料的選擇與質(zhì)量上。

在過去的電站中，背板出現(xiàn)問題的狀況并不突出，因此被歸入籠統(tǒng)損壞的類別里，但是近幾年，背板問題出現(xiàn)越來越多。市場上有了采?不同材料和結構的各種背板，也出現(xiàn)了許多背板供應商，各種新產(chǎn)品、新材料充斥在組件里。

隨著光伏電站裝機的大幅攀升，背板的需求也大大增加，原有的背板產(chǎn)能無法滿足需求，于是，新材料、新背板開始了大規(guī)模的應用試驗，尤其在中國(如圖四)。

做為組件背面的最外層，在戶外環(huán)境下背板保護太陽電池不受水汽侵蝕，阻隔氧氣防止氧化 、耐高低溫，具有良好的絕緣性和耐老化性能 、 耐腐蝕性能。

在各種背板結構中，耐候性最好的無疑是TPT和TPE結構背板，這在業(yè)內(nèi)基本成為共知。

“我們有一組數(shù)據(jù)，在日本同樣使用十年左右的組件（單多晶都有），其中含氟背板的組件年度衰減0.9，十年衰減9%，不含氟的十年下來衰減了16%，這個衰減是非常大的，所以輔材選擇對組件衰減的影響也是很大的。”曹博客觀評價道。

“但氟塑料薄膜受供應商少的限制，而且價格高。”康威明銷售總經(jīng)理Fabio Menicanti向PV－Tech 介紹：“TPT背板很好，我們與杜邦一直保持合作，最近我們也開發(fā)了兩款TPE背板產(chǎn)品，這是收到了中國市場客戶的要求，現(xiàn)在大家都對含氟背板另眼相看。但我們預計未來的中國主要推動方向會從政府支持的項目轉(zhuǎn)向吸引更多民間投資人，而這些投資人會對電站的效能、投資產(chǎn)出比和耐久性等各個方面做更細致的分析和考量，對背板的要求也會不同。”

在被問到哪家公司讓他們視為強有力競爭對手的時候，F(xiàn)abio給了PV-Tech一個略感意外的答案：蘇州賽伍公司。盡管PET及抗水解PET市場占有率在逐步擴大，但Fabio說康威明公司包括他都認為，未來KPE的市場會增大，他們更看好KPE背板以及PPE背板，而賽伍在中國的優(yōu)勢讓他們不容小覷。

此外，他們還預計，鑒于成本過高，未來PVF、PVDF、ETFE等含氟類背板的市場份額會保持持平甚至變?。ㄈ鐖D五），另外其他小背板廠會逐漸出局，因為電站建設涉及資金大，對組件供應商有賬期要求，組件制造商對原材料供應商也有賬期要求，沒有一定資金及技術實力的背板公司，后期的發(fā)展會越來越困難。

至于為什么是KPE？蘇州賽伍公司總經(jīng)理吳小平給了回答：“我們開發(fā)的Flursoskin®技術(氟皮膜®)，對KPE進行產(chǎn)品升級，通過用氟皮膜解決E膜的劣勢來實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量提升及成本降低，回歸雙面含氟復合型背板KPF。解決了經(jīng)營與技術既要降本又要提高耐候性的矛盾要求，更接近理想背板。”

上海海優(yōu)威電子技術公司總經(jīng)理李民贊同在各種背板結構中，耐候性最好的是TPT和TPE結構背板，氟塑料薄膜受供應商少的限制這一觀點。但對于未來上升的背板，他不看好PET，他說：“在耐候性方面其次的是常溫交聯(lián)型氟涂層背板，常溫交聯(lián)型氟涂料成本較高，此和通常光伏組件廠認為氟涂料背板應低價的觀念有矛盾，同時由于制造商的宣傳不夠?qū)е麓祟惐嘲灞M管質(zhì)量較好但使用并不廣泛。普通氟涂料涂層背板和PET結構的背板耐候性是最差的，但其低價格對一些組件廠非常有吸引力。目前日本一些公司綜合成本與耐候性的雙方面因素，正在開發(fā)在PET結構的背板上涂覆氟涂層的辦法來彌補兩種背板耐候性都差的缺點。”也就是說他認為涂覆氟涂型背板有可能會是一種趨勢。

通過在PET基材兩面，采用含氟涂層涂覆工藝開發(fā)涂覆型背膜的蘇州中來光伏新材股份有限公司（Jolywood），出現(xiàn)在2014年中國證監(jiān)會最新IPO披露名單里，公司股東公開發(fā)售股份數(shù)量不超過2400萬股，日前蘇州中來在中國創(chuàng)業(yè)板首次公開發(fā)行股票招股說明書。據(jù)蘇州中來光伏新材料公司董事總經(jīng)理林建偉介紹，公司也是看到了眼下的市場形勢及未來對光伏背板供應商的技術及資金實力要求，有了積累的中來在上市后將會得到更大發(fā)展空間，同時公司也致力于加快背板國產(chǎn)化的進程。

光伏組件需要長期暴露在戶外自然環(huán)境中，紫外光、水汽、鹽霧、風沙、高低溫、化學物質(zhì)等外部環(huán)境因素都會使組件的長期可靠性受到影響，背板作為組件的最外面保護層，需要具有良好的綜合性能。

面對諸多背板，組件廠商如何選擇，這對電站的質(zhì)量及收益率有密切影響。

后記

除了太陽電池、封裝材料，對二極管容易出問題的環(huán)節(jié)，也有企業(yè)在跟進，比如組件防火方面，防熱斑方面。

據(jù)了解，熱斑產(chǎn)生的基本原理是電池短路以及現(xiàn)場運營過程中長期遮隱，在以往的案例中，著火也往往與二極管有關，目前電池組件都用二極管做一個開路旁路的作用。

東方日升新能源股份公司運營總監(jiān)云飛表示：“二極管的電壓一般在0.6，在真正產(chǎn)生熱斑和產(chǎn)生衰減之前，已經(jīng)不發(fā)熱了。所以我們研發(fā)了一條新的管控設備，能夠一旦有左行電壓產(chǎn)生情況下，立即切斷電池串的電流，有效防止了熱斑的產(chǎn)生。”同時他還表示，將繼續(xù)把這一方面的研究持續(xù)改善下去。

追溯到早年，其實國內(nèi)外不少公司對確保光伏組件質(zhì)量一直在做相關努力和工作，比如1982年，ARCO Solar最開始推出了五年質(zhì)保的組件，1982年5月，安裝了10KW的系統(tǒng)，20年后，22%的組件有碎片（熱斑），絕大部分組件發(fā)黃或背板分層（記載來自中大洪瑞江博士）。

1985年，Kyocera開始提供十年質(zhì)保的組件，1987年，增加到12年。

九十年代中期，BP Solar將質(zhì)保增加到20年。

1997年，Siemens公司開始提供25年的組件質(zhì)保，從那開始其他公司跟進，他們當時主要得益于對單體電池質(zhì)量的提高，對封裝材料和工藝的改進。

包括對超白玻璃的優(yōu)化，使其達到更高透光率；研制耐氣候老化性能和封裝工藝性能更加優(yōu)越的EVA膠膜；開發(fā)其他性能優(yōu)異的背板材料；采用密封性能更優(yōu)和膠帶類封膠材料產(chǎn)品。

前人植樹，后人乘涼，對于組件產(chǎn)品的品質(zhì)，行業(yè)先行者們從來都沒有停止追求與探索。

隨著科技的越來越發(fā)達，制造業(yè)技術的進步，新材料性能的逐步提升，組件的質(zhì)量沒有道理變得越來越脆弱，而是應該在性能與壽命方面得到更大的提高與鞏固。