此前一家權(quán)威認證機構(gòu)發(fā)布了一組調(diào)查結(jié)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(guān)的問題令人警覺，尤其是后期建設(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)成部分。具體由哪些構(gòu)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(yīng)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(xué)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(xué)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(guān)鍵隱患。”

他說：“電池出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致組件電流和填充因子嚴重降低。還有電池柵線斷開，導(dǎo)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(yīng)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(guān)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(yīng)該要抗PID。

于是，檢測機構(gòu)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(jié)果發(fā)現(xiàn)都存在一定影響，其中電池片首當(dāng)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(biāo)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(shù)標(biāo)準，投標(biāo)企業(yè)會給你提供對應(yīng)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(biāo)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(dāng)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(shù)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(guān)。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(guān)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(dāng)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(shè)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(yù)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(yīng)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(fēng)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(wù)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(guān)鍵的材料，EVA自身化學(xué)結(jié)構(gòu)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(gòu)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(shù)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(xué)、美國STR等。

據(jù)EVA研發(fā)技術(shù)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(xué)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(guān)。”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(shè)備、原材料情況都有關(guān)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(shè)背后：隱裂的材料風(fēng)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(jié)構(gòu)的各種背板，也出現(xiàn)了許多背板供應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)中，耐候性最好的無疑是TPT和TPE結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yù)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(yù)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小（如圖五），另外其他小背板廠會逐漸出局，因為電站建設(shè)涉及資金大，對組件供應(yīng)商有賬期要求，組件制造商對原材料供應(yīng)商也有賬期要求，沒有一定資金及技術(shù)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(shù)(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(fù)合型背板KPF。解決了經(jīng)營與技術(shù)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(shù)公司總經(jīng)理李民贊同在各種背板結(jié)構(gòu)中，耐候性最好的是TPT和TPE結(jié)構(gòu)背板，氟塑料薄膜受供應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)商的技術(shù)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(fēng)沙、高低溫、化學(xué)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(guān)，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(shè)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(guān)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(dāng)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(shù)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(yīng)該在性能與壽命方面得到更大的提高與鞏固。