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光伏电站质量“隐形祸首”:劣质EVA胶膜PID衰减率逾60%

光伏原材料及辅料  来源:Solarzoom    2014/11/5 15:12:54  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:2014年中国光伏电站建设规模将达到10-12GW,占到全球1/4。到11月份,国内光伏电站的迎来开工高峰期。然而目前,已建成光伏电站质量出现的大规模问题格外引人关注,其中包括大型地面电站的组件衰减和蜗牛纹大规模爆发等问题。笔者对青海、新疆、张家口部分电站的业主方进行了调研或者谈访,发现部分电站采用的知名品牌组件1-2年就发生严重的组件衰减,蜗牛纹更是大面积爆发。

北京鉴衡认证中心相关负责人透露,目前光伏电站存在的问题主要集中在设备质量、电站设计、电站施工和电站运维等方面。通过对425个电站的测试发现,光伏组件主要存在热斑、隐裂和功率衰减等质量问题。以功率衰减为例,在该中心去年现场测试的11个大型地面电站运行1年左右的组件中,在考虑了设备不确定度后发现,50%左右的组件衰减在5%~10%之间,30%左右的组件功率衰减超过10%,8%的组件衰减已经超过20%。这意味着,组件企业普遍承诺的25年仅衰减20%的质保,部分产品只运行了1年就已接近甚至超越了底线。

中国光伏行业前两年投资过快,再加上投资门槛较低,导致产能爆发,随之而来劣币驱逐良币。很多电站开发商由于不懂组件技术和系统技术,单纯为了追求投资收益使用大量价格便宜、品质低下的组件。通过对国内电站的调研,衰减做得好的电站,每年组件发电量的衰减可以做到0.1%,而一些没有经过检验的组件产品,衰减竟超过60%。太阳能光伏组件中塑料件是其质量的短板。塑料件的有接线盒、封边硅胶、背板和EVA胶膜。而其中EVA胶膜又是最为薄弱的部件。EVA胶膜使用EVA树脂和添加剂通过加热挤压成型。由于EVA树脂本身容易水解而产生醋酸,醋酸就成为组件诸多不同功率衰减问题的重要原因。

醋酸可以和玻璃中的钠盐反应引起钠离子迁移导致组件功率的衰减(PID衰减),也可以诱导栅线中的银发生氧化反应而出现蜗牛纹现象。日本Chemitox通过将电池片浸泡在一定浓度的稀醋酸溶液中观察银栅线的变化证明了醋酸可以逐步将电池片表面的银栅线腐蚀变窄。

通过实验模拟恶劣的自然环境,85摄氏度、85%湿度和外加电压1000V,老化96小时,目前使用了价格低廉的EVA胶膜的光伏组件均发生20%-60%的衰减。这就意味在国内生产的组件如果在电站环境不是非常理想的状态下,可能在10年内就发生大规模的衰减。即使通过96小时或者192小时衰减测试的光伏组件是否能够保证25年的寿命也还是未知数。一些早晚温差大、或者靠近水边的光伏电站更是危机重重,而这些场地由于价格低或者没有其它用途往往容易被选成了光伏发电站。

随着光伏组件技术的发展,不少国家的电站用户都对组件抗衰减性能逐步提出了越来越严格的要求。比如PVEL曾经提出光伏组件需要通过600小时的抗PID老化测试,而日本Chemitox提出了需要在组件表面保留水膜的情况下测试组件抗PID衰减性能。对于光伏组件的蜗牛纹问题,目前还没有非常标准的测试方法,但大都是将电池片先做成隐裂状态再做成组件交替进行湿热老化和暴晒。一些EVA胶膜厂商把蜗牛纹归结成使用EVA回收料,用不使用EVA回料来承诺没有蜗牛纹现象,其实这是对EVA树脂的性能只知皮毛并对组件结构了解非常少而盲目做出的保证。塑料多次加工自然会导致其本身的逐渐降解,但在EVA胶膜的生产中极少有反复多次加工EVA树脂的可能性。蜗牛纹和电池片的质量、背板的透水性和EVA胶膜的配方和加工工艺的选择均、组件的设计等方面均有关系。对EVA胶膜而言,要做到抗蜗牛纹更重要的是如何做到本身的抗水解性。

目前使用光伏组件功率抗衰减方案的组件能够保证在85摄氏度85%湿度和1000V的96小时的老化后,光伏组件功率衰减在5%以内。而使用海优威新材料股份公司的抗PID衰减EVA胶膜在国内外多家知名组件厂的试验中衰减不到2%。在日本Chemitox的组件表面有水膜的抗衰减测试中,海优威新材料股份公司的抗PID衰减EVA胶膜更是成为国内组件厂通过测试的重要保证。其意味着海优威的EVA胶膜能够在最严酷的自然环境中保障光伏组件有更长的寿命。

电站使用年限按照25年计算,所使用的组件功率衰减0.8%和衰减5%相比,投资回报率相差9.4%。再换一个角度说,现在最好的EVA材料和最差的EVA材料,在每瓦的成本上只相差0.03元人民币,也就是说发电发3天的收益就可以完全覆盖这个成本。根据英国Wind&Sun公司2.6KW电站(英国第一个分布式电站)和海南尖峰岭电站的调研,电站衰减主要是EVA黄变和闪电纹引发的热斑导致,如果采用高品质EVA,组件使用寿命完全可以超过25年达到更高的使用寿命。CQC的技术工程师张雪认为:常见的电站业主投资认为电站组件成本越低越好,实际这样的观念没有考虑组件25年寿命,以及电站的投资回报率,电站投资方更应该关注组件品质,而封装材料在组件构成中处于十分重要的地位,特别是EVA材料,因为采用低品质EVA可能导致电站大规模爆发闪电纹和功率衰减的情况随着国内装机量增长,越来越突出。业主投资光伏电站,对EVA材料的选择也需慎之又慎。

笔者认为尽管低品质组件减少了每瓦的装机成本,但却大幅度减少了电站的使用年限,导致电站未达到使用寿命就发生衰减,甚至提前电站报废。电站的投资商应该忽略每瓦的建造成本,进而关注度电成本。

原标题:光伏电站质量又一“隐形祸首”:劣质EVA胶膜PID衰减率逾60%

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