我們都知道，在不同的氣候條件下，組件的發(fā)電量會(huì)有所不同。那么，是什么原因引起了組件的這一差異?在組件制造和測(cè)試過(guò)程中該如何應(yīng)對(duì)和避免呢?天合光能副總裁、光伏科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任馮志強(qiáng)博士通過(guò)對(duì)典型氣候地區(qū)的詳細(xì)分析，為我們帶來(lái)這些問(wèn)題的解決方案。

不同氣候條件下組件失效情況

我們從組件的截面微結(jié)構(gòu)中，可以觀察到一層淺灰色的中間層——硒化鋁層。這一層對(duì)組件的性能變化起著關(guān)鍵的作用，如果硒化鋁層厚度增加，說(shuō)明組件中有水霧的侵入，使得電池表面金屬線(xiàn)與焊帶的接觸越來(lái)越不好，影響其串聯(lián)電阻。此外，硒化鋁層的厚度也與水汽進(jìn)入方向有關(guān)，越靠近水汽接觸組件的地方，硒化鋁的厚度越大。在干旱地區(qū)，硒化鋁層的厚度大概為2.6微米，而在濕熱地區(qū)，其厚度已達(dá)到4-5微米。

我們可以通過(guò)對(duì)組件在兩個(gè)不同典型氣候的城市——敦煌和深圳進(jìn)行分析，來(lái)了解其失效模式。敦煌地區(qū)是典型的干旱氣候，溫度變化起伏很大，全年降雨量非常少，且伴有風(fēng)沙。在這樣典型干旱的氣候條件下，組件的功率衰減大概為10%-15%，玻璃背板的表面受到磨損，背板粘合率下降，電池片中出現(xiàn)碎片，但電池性能本身沒(méi)有太大變化，總功率損失在10%左右。

深圳地區(qū)是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，以濕熱環(huán)境為主，溫度常年保持基本一致，全年降雨量不大，不同月份間的分布差異較大。在濕熱的氣候條件下，組件的功率衰減要大于干旱地區(qū)，在23%-25%之間，電池片與焊帶的焊接脫節(jié)引起了黑色中心帶，造成嚴(yán)重的電池失效。

怎樣應(yīng)對(duì)差異性氣候?

在組件制造過(guò)程中，對(duì)差異性氣候的應(yīng)對(duì)主要分兩類(lèi)：干熱和濕熱地區(qū)，此外還有風(fēng)載平原區(qū)、工業(yè)集聚區(qū)、太平洋地區(qū)等特殊氣候地區(qū)。在干旱地區(qū)，組件制造最關(guān)鍵的部分就是背板能夠抗UV(紫外線(xiàn))。如果背板組件要保持25年，按照干旱地區(qū)的平均照射量，背板的受光為5%-15%，其25年受到的照射量為200-300千瓦時(shí)/㎡。背板要做的測(cè)試，首先要看溫帶，200-300千瓦時(shí)UV的光照。除了背板以外，EVA也是抗UV的。此外，焊接造成的熱斑等相關(guān)失效、溫度取值的大小、風(fēng)沙、塵暴等都會(huì)對(duì)組件造成影響。因此，UV+TC600是干旱地區(qū)一個(gè)很重要的測(cè)試，動(dòng)態(tài)的載荷和沙塵指數(shù)也需要注意。

在濕熱地區(qū)，需要考慮PID、背板開(kāi)裂等失效問(wèn)題，這些問(wèn)題主要是由鹽霧和水汽造成的。天合光能對(duì)在濕熱地區(qū)的組件進(jìn)行了一個(gè)HAST試驗(yàn)，試驗(yàn)了不同背板的材料，例如，TPT 1和TPT 2都叫TPT，但同樣材料的斷裂伸展率、保持率等均有不同，而這兩個(gè)數(shù)值越高，代表組件質(zhì)量越好。在橫向和縱向上，它們的表現(xiàn)類(lèi)似，但是都不一樣。另外，該試驗(yàn)可以模擬實(shí)際的DH，如果測(cè)試DH3500-4000小時(shí)的衰減，用該試驗(yàn)大概95小時(shí)后，就可以模擬到DH的相似數(shù)據(jù)，是一個(gè)有效的加速老化試驗(yàn)方法。

天合光能研發(fā)的雙玻組件，是一個(gè)全天候的、全年性的氣候?qū)?yīng)的產(chǎn)品，用玻璃取代背板起優(yōu)化作用，不管是濕熱的，還是干旱的，都可以使用。比如說(shuō)在濕熱地區(qū)，雙玻組件比一般組件的衰減率要慢四五倍，PID表現(xiàn)也非常好;在干旱地區(qū)溫度變化大，雙玻沒(méi)有太大的溫度變化，表現(xiàn)良好。

那么，在電池制造方面應(yīng)如何應(yīng)對(duì)呢?平時(shí)對(duì)組件的制造和測(cè)試，都是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下以標(biāo)準(zhǔn)光照條件進(jìn)行，而即使是在高輻照地區(qū)，累計(jì)50%的輻照強(qiáng)度也完全在標(biāo)準(zhǔn)之下，低輻照地區(qū)的總輻照量就更低了。因此，不管在什么地區(qū)，組件的實(shí)際發(fā)電量才是更為關(guān)鍵的考核標(biāo)準(zhǔn)。

衰減問(wèn)題和組件的實(shí)際發(fā)電量密切相關(guān)。天合光能針對(duì)衰減問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了抗LID電池，主要是PERC電池，因?yàn)镻ERC電池主要就是LID和PID的衰減。LID的衰減一般的電池沒(méi)有，但是如果做PERC電池，LID衰減就會(huì)很明顯。天合光能做了對(duì)IEC標(biāo)準(zhǔn)6倍以上嚴(yán)苛的試驗(yàn)，衰減率控制在20%以?xún)?nèi)，一般的PERC電池是在25%以上的。天合光能關(guān)注電池效率，把大面積PERD電池效率做到22.13%，但最重要的還是要把PID的衰減控制好，天合通過(guò)了TUV萊茵最嚴(yán)苛的測(cè)試。

通過(guò)馮博士對(duì)典型氣候條件下組件不同失效狀況的分析，相信大家對(duì)雙玻組件在電池端、組件端及IEC標(biāo)準(zhǔn)端的設(shè)計(jì)制造都有了一些新的思考。天合光能希望通過(guò)對(duì)差異化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的研究，促進(jìn)未來(lái)光伏市場(chǎng)進(jìn)一步細(xì)分，使差異化產(chǎn)品能夠進(jìn)一步在客戶(hù)端做出優(yōu)異表現(xiàn)。

注：文章內(nèi)容根據(jù)馮志強(qiáng)博士在第十二屆中國(guó)太陽(yáng)能級(jí)硅及光伏發(fā)電研討會(huì)(CSPV)上《典型氣候條件下組件的不同失效狀況》的主題發(fā)言整理。