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白色双玻完美解决蜗牛纹,PID衰减问题

国际新能源网  来源:光能杂志  作者:光能杂志  日期:2015-01-27
双玻光伏组件由来已久,最早可以发现2009年就有相关的报道,相关的专利更早。双玻光伏组件顾名思义就是指由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层,电池片之间由导线串、并联汇集到引线端所形成的光伏电池组件。早期的双玻组件由于使用前后标准的光伏玻璃,所以重量大,搬运不方便。同时由于无法解决由于电池片间漏光导致的功率损失,所以一直没有形成大规模的量产。 从2012年初亚马顿推出针对双玻组件的2毫米超薄玻璃开始,到2014年2.5毫米的光伏玻璃被大量的使用,双玻组件经过多年的孕育终于从台后走到了台前,越来越多的光伏组件企业开始积极尝试双玻组件的设计和生产。2013年天合光能率先推出了商业化的耐用双玻无框组件,2014年开始英利、阿特斯、海润等国内知名企业以及多家国外公司纷纷推出了自己的双玻组件产品。英利正在建设中的3万平米光伏综合利用项目,是同类项目中单体最大的工程。 2013年以来,随着国内外前期投资的光伏电站的陆续并网发电并运行一段时间后,国内外电站的质量问题大规模出现。许多电站爆发出了蜗牛纹、PID衰减等的品质问题。该问题引发了国内外对电站品质的高度关注。由于有机材料的寿命短、耐候性差,光伏组件中的EVA胶膜和背板的质量开始被高度关注。一些国内电站由于使用了劣质的EVA胶膜导致70%的组件发生大规模的蜗牛纹问题,还有的电站在运行一年左右就发现了高达60%的衰减。这些问题除了野蛮施工外,往往和水汽穿透背板导致劣质EVA树脂快速降解有密切的关系。EVA树脂遇水即开始分解,其分解产物含醋酸,醋酸腐蚀光伏电池上的银栅线、汇流带等,使组件的发电效率逐年下降。一些近水的光伏发电项目,比如鱼光互补、滩涂电站、农业温室以及早晚露水大的地区的光伏项目很快就成了高危项目。由于目前电站持有方按度电计算投资回报率,所以组件的长期可靠性、耐后性成为光伏组件厂首先需要考虑的。双玻组件为高品质光伏电站提供了最好的解决方案。 1)玻璃的透水率几乎为零,不需要考虑水汽进入组件诱发EVA胶膜水解的问题。传统晶体硅太阳能组件的背板有一定的透水率,透过背板的水汽使劣质的EVA树脂很快分解析出醋酸,而导致组件内部发生电化学腐蚀,增加了出现PID衰减和蜗牛纹发生的概率。其尤其适用于海边、水边和较高湿度地区的光伏电站。 2)玻璃是无机物二氧化硅,与随处可见的沙子属同种物质,耐候性、耐腐蚀性超过任何一种已知的塑料。紫外线、氧气和水分导致背板逐渐降解,表面发生粉化和自身断裂。使用玻璃则一劳永逸的解决了组件的耐候问题,也随便结束了PVF和PVDF哪个更耐候的争端,更不用提耐候性、阻水性差的PET背板、涂覆型背板和其它低端背板。该特点使双玻组件适用于较多酸雨或者盐雾大的地区的光伏电站。 3)玻璃的耐磨性非常好,也解决了组件在野外的耐风沙问题。大风沙的地方,双玻组件的耐磨性优势明显。 4)双玻组件不需要铝框,除非在玻璃表面有大量露珠的情况外。没有铝框使导致PID发生的电场无法建立,其大大降低了发生PID衰减的可能性。 5)玻璃的绝缘性优于背板,其使双玻组件可以满足更高的系统电压,以节省整个电站的系统成本。 6)双玻组件的防火等级由普通晶硅组件的C级升级到A级, 使其更适合用于居民住宅、化工厂等需要避免火灾隐患的地区。 2014年11月世纪新能源网报道了日本响滩20.5MW光伏电站率先采用双面玻璃的光伏组件的新闻。该项目由日本西部瓦斯集团和旭硝子的合资公司SPC在日本福冈县北九州市建设,选址是在填海造地的垃圾处理场上,非常靠近海边。其采用了旭硝子的1.1毫米的化学强化玻璃。如下图: 尽管双玻组件有这么多的优势,但一直没有大规模使用到光伏电站中,一个重要的原因就是其使用前后都是透明的EVA胶膜,导致功率有较大损失。由于没有白色的背板反射电池片间的漏光返回组件中,组件有至少2%以上的功率损失。“使用白色EVA做后侧的封装材料”,一个看试简单的办法,却足足困扰了组件厂好多年。 上图是早期直接使用白色EVA胶 膜作为后侧胶膜出现的问题,白色EVA表面呈现波浪纹,白色从电池片边缘上翻。一些国外的胶膜公司退出了使用玻璃纤维布或者双层共挤的EVA作为后侧的封装材料,不但要更改组件制造工艺而且仍然无法完美解决上述问题。 目前唯一能够解决上述问题的似乎还只有上海海优威新材料股份公司的新近推出的G401W白色胶膜。其没有白色EVA溢胶遮挡电池片和焊带问题,不需要使用特殊工艺,良品率从85%左右上升到99%以上。同时实际使用中发现组件没有封装带来的功率损耗,如果组件设计合理更有封装带来的发电功率增益。 双玻组件目前有封边和不封边两种设备方案。使用不封边的方案制造组件的一个重要理由是水汽侵蚀EVA胶膜似乎只有大约0.5到1厘米的深度。实际的1000到3000小时的湿热老化测试也似乎验证了这个说法。但由于EVA胶膜的水汽穿透率高达20-30克/平方米.天,这种设计方案应该还是有很大的风险。比较合理的方案是在双玻组件的四周加装丁基胶带,以隔绝EVA胶膜和水汽、氧气的接触。双玻组件另一个急需回答的问题就是确认风压对其究竟有多大的影响。由于失去了四边的铝框的定型作用,双层玻璃在风压下是否可以避免风压造成对组件的损伤,还需要一定的数据支持。 由于双玻组件省去了使用铝框,其节省的成本使整个组件在成本降低的前提下,为使用高品质EVA胶膜、丁基胶带、接线盒留出了足够的空间。其使双玻组件具备了成为30年、40年甚至50年使用寿命的组件的的可能性。同时高质量的白色EVA使光伏组件有增效,即使发电效率提高。所有这些都使光伏组件的度电成本大幅度下降,使投资光伏电站成为真正的一辈子收益的项目。而由于玻璃本身就是常用的建筑材料,双玻组件的使用也自然而然的为将来双玻光伏组件大规模用于建筑物中做好了准备工作。
 
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