杜邦光伏与先进材料胡红杰：优质材料助力光伏平价上网

 杜邦是一个做材料的公司，在光伏行业有超过40年的经验，一直不断的在坚持去帮助光伏去提高效率，延长它的使用效率和可靠性，从而帮新能源客户提高投资回报。

2018年7月9日，2018光伏领袖峰会˙黄山光伏大会二十年纪念论坛在黄山新华联豪生大酒店举办，一起光伏APP对论坛进行直播。杜邦光伏与先进材料技术经理胡红杰介绍了中国最美分布式光伏式电站。

北极星太阳能光伏网为您带来发言实录：

杜邦光伏与先进材料技术经理胡红杰：各位专家，老师，同仁大家好，我是来自杜邦胡红杰，今天很高兴有机会跟大家分享一些我们的见解和过去几年的研究的内容。

其实今天是一个质量的论坛，其实杜邦尤其重视质量，尤其是这两年特殊阶段。让我想起几年前刚刚入行时，有非常多的一些新的材料，质量不好的材料进入市场，发现很多问题，现在又是我们行业承压的情况，我们一定不能让这种情况再次发生。所以，我们在不断的加强对高质量的呼吁，在降本的时候，不能去牺牲材料的质量和组件的质量和电力质量。

杜邦这里有一个简单介绍，杜邦是一个做材料的公司，在光伏行业有超过40年的经验，我们是一直不断的在坚持去帮助光伏去提高效率，延长它的使用效率和可靠性，从而帮新能源客户提高投资回报。

在光伏行业里，杜邦有三个系列产品。

第一个是SOLAMET，是导电的。这个主要用在电池表面，这个材料主要是电池不断提高它的效率。

第二个产品是TEDLAR，是用于背板材料。这个主要帮助组件提高它的长期可靠性，减少功率的衰减。这个材料在行业里唯一具有25年或者30年以上的实际使用经验的产品。其他的所有背板材料，在这个行业里使用时间都是十几年。那这样意味着什么？意味着对于光伏行业25年的一个应用要求，在户外利用时间也就是只有几年时间，依靠我们现在监测质量标准不够的，我们知道现在监测跟实际使用没有直接关联的。还有一个新的东西，就是硅胶。这个是一个系列，有结构胶，封装胶。我对我们在封装领域有一些比较大的增值。同样的，这个材料也是去帮助组件提高长期可靠性。

我想开始，就是大概介绍一下，过去几年做的一些户外实证研究的一些内容，对光伏电站来说，实证研究是最准确，最终极的研究方案。在过去几年，做了很多的户外实证研究，大概做了300个光伏电站，超过1GW组件分析，从使用的最终的结果来看，就是对于1GW统计结果来看，我们统计了这些不同的零部件，大概1个多GW组件当中，其中77.7%没有看到问题，表现还不错的，还有22.3%组件存在或多或少的外观缺陷，包括电池连接有12%，还有背板9.5%，这两个基本上占到缺陷当中的绝大部分。对于组件来说，电池和背板是其中影响它系统功能最重要的因素，对于组件层面来讲。

我们统计了不同气侯条件下材料失效率，我们如果只看右边这张图，左边这个图是包括了一些基础部分，包括电池还有电连接，如果只看右边是高分子材料和背板和封装来看，它的失效率跟气侯有比较好相关性。也就是说我们气侯越严苛，比如干热地区，和湿热地区，温和地区，背板和封装失效率呈现越低的趋势。这是跟环境相关的，一个重要的就是温度，还有紫外线。这个跟我们理解是一致的。

再有看到了屋顶电站和地面电站的失效率对比，屋顶上面看起来数量不大，做了19兆瓦。地面电量有200多个电站，统计下来看，屋顶电站，对背板失效率达到了22%，那对于地面电站只有9%点多，这是有非常大区别。那很多人会觉得，我屋顶电站通常是相对比较温和地方，屋顶长是比较适合人去的，气侯还是可以的。为什么背板材料失效率这么高呢？而且刚才我们讲了，这个材料失效率跟技术有很多相关性，这里面有一个非常重要因素。第一个就是对于屋顶电站来说，它的运行的温度比地面电站的温度高，可能要高15度左右，至少。这是非常大影响。因为温度带来了热软化，是非常重要的一个影响因素。这是一方面。其实，另一方面，我们这里面没有写出来的就是屋顶电量和地面电站用的材料变化很大，很多人屋顶电站，一个气侯条件比较吻合，另外做屋顶电站的人他的话语权没有做大。这个就是很多材料失效率远远比地面高的，所以会呈现这样结果。

我们同样把材料的这个使用年限，不同材料的类型，以及失效率，我们画了一个图。这里面通过不同颜色的几个柱子来看，这几种背板材料，随着使用年限的增加，这里面很多的材料，它的失效率全都是随着使用年限增加快速增加，这是一个趋势。这是材料可靠性的差异。不考虑材料使用年限，考虑材料类型和失效率做一个表格，这是也是非常明显的趋势；

聚酯背板失效率达到3.4，尼龙背板失效率45.7%，玻璃背板是12.8%，TEDLAR失效率0.06，这个没有把整体使用年限放将取，如果放进去，TEDLAD年限是最高的，平均时间可以达到5年以上，这是从材料角度，我们可以看到不同背板材料失效率非常大，你选作材料，可能质量就是功亏一篑的，虽然你在其他方面做了很多努力。

TEDLAR背板使用案例非常多，而且用的时间很长的。这是八几年安装的，九几年安装的。现在功率衰减仍然保持得非常低。这是仍然处在非常好的发电状态，这里有很多我们国内，还有国外一些实际的案例。其实在三年之前，2015年之前我们学会寻找中国最美丽劳动组件，也加入这个活动当中，就是很多行业专家，王老师，我们跑了很多的地方。包括已经严苛的地区。包括青海、新疆、西藏，我们都去了非常多的地方，包括海南。在这里面，也看到了，通过这个活动，这个活动有最大的初衷要给这个行业树立信心，要给相关主管部门树立信心，就是光伏的组件通过合理的选才和合理设计可以达到长期的可靠性，到很好的输出。但是，我们也在这个活动中看到，这些很老的、20年以上的组件使用材料就是TEDLAR的背板，这些背板有非常好外观的表现和性能表现，通过最美老组件，我们发现了TEDLAR可靠的性。这个活动我们今年又了一个进一步延伸，这次我们做了最美分布式。我们这个活动会继续进一步观察分布式材料对电站的有一些比较好的东西。

当然说了这么多，现在遇到一些问题：背板是小的材料，但是却发生在一些问题会影响到整个行业大的发展。比如说聚酰胺背板，它现在全世界范围内存量大概10个GW，这其中有非常大的比例已经造成了非常严重的开裂。这两张图，不够清晰。如果我们去过相关电站看过，非常触目惊心的。这个裂纹由很多焊带形成，每一条焊带形成一个裂纹。这里材料失效以后，是影响到运维人员的安全性，这个时候不谈功率怎么样，收益率怎么样，这个我们不要谈，因为人的安全是第一位的。但是在这个情况下，这个很多的组件全都是相对比较一线生产的，这些材料也是比较知名厂商做的。同样这些组件有非常齐全的第三方认证，仍然在户外使用，很多三四年，五六年出现大力量开裂。这里面面临很多的诉讼和索赔。现在仍然没有解决。这个也给我们杜邦提了一个醒。

另外一种材料就是PET材料，这个背板材料也是全世界很多地方发生过很多比较严重的事情。它的失效有外层的原因，它整个外层开裂。同时绝缘系统，整个背板就是没有有效的绝缘。还有一个内层，因为是一个PET结构类型，这个内层背板失效的时候，肉眼不太容易观察到，如果打上一个背光的时候看起来很明显。内层失效以后导致什么样问题？这个电流会通过这个电池片，通过开裂间隙产生一个电流，这也是一个问题。这同样对我们行业造成非常大的影响，相关的背板厂可以关闭自己光伏的业务。最终买单还是我们用户。

其次，就是其他一些背板材料，比如PVDF材料，这个PVDF也出现了明显的开裂。它会先形成纵向裂纹，就是我们组件长的方向，然后裂纹逐渐扩展，变成长的裂纹。然后导致整个薄膜整个脱裂。

其实说，从材料角度来说，这种情况出现，有一个必然的内在的影响因素。就是这个材料在横向有一个普通缺陷，就是横向非常的脆弱，机械性能非常差，所以这个系统当中我们可以通过很多不同的实验验证这个弱点。比如我们通过紫外线，UVA软化，通过耐温实验，处在70度烘箱当中放几百小时，也可以通过高温高压的，高湿实验测试这些背板材料。上面这个图是我们尝试达到不同主流PVDF的薄膜。我们发现这些材料无一例外失效率降到5%以下，就是这个完成变脆弱了。下面这个图是PVF，做完这个，我们其实做了非常好的实验，断裂性是非常稳定。这是这种材料在横向最大区别。这是为什么在户外开裂的时候，PVDF是全部横向开裂，这是没有办法改进的。

所以这个基础上，在去思考在户外看看一些失效模式，行业面临的问题。目前的方法是不够的，我们怎么设计一些方法，更好的模拟户外的失效，预测一些新的材料在户外能不能有好的表现，通过这几年不断反馈研究，总结出了湿热老化、紫外老化，我们在一起做测试，让组件经历了几个主要的因素考验。我们做这个训练，那个做那个测试，很多单向测试就拿到证书，现在我们IEC标准当中有一个跟户外最大区别，现在IEC标委会议意识到这个问题。所以开发要通过综合环境的方式改进。当然这个工作需要一点时间完成，我们作为材料方，可以提供一些思路让大家参考，我们通过这样方法设计，要通过一些标准、研究数据，也不能过多设计，算多了也不好。把这样一个一些已经知道会失效的背板和不会失效的背板，我们看到聚酰胺，他在户外有大规模的失效，也模拟它的失效，而且失效模式也类似。PVDF，形成了很多的裂纹。在实验室当中，上面，中间这个图我们看到它形成大量纵向的裂纹。对于PED，这是我们户外看到很多发黄的现象，这是跟户外都有一个比较明显的相关性。我们这个方法是对的，能够通过这个方法达到户外比较好的关联性。

还有这个实验方法得到越来越认可，我们看到很多第三方他们已经在依据我们这种类似方法开展一些组件的评估和测试。DNV-GL是一个公司会跟很多金融机构，提供一些策略报告，证明我们这个组件效果好不好。来评价可融资性。从市场上逆匿名购买一些专业化组件，通过他自己的测试，他同样用序列化的思路，他看到了我们这种PVDF纵向形成开裂。而且这种开裂也是跟焊带有关，过去几年我们不断的组件当中增多，这种过程当中我们要加厚我们焊带，减少电阻增大。这其实有非常大影响。在焊带处顶起越来越明显。对于很多材料来说，可靠性，不够的话很容易形成开裂。比如PVD在横向的性能比较弱。这种趋势非常明显。我们无论在实验室和户外都有观察到这个现象。

第二部分，我想大概介绍一下双面组件，其实非常热的话题。很多人都是在做双面电池，双面组件。那么双面组件，它的优势是明显，能够增加发电量，当然，这个也有非常多说法，比较保守的是在5-10%这样范围。因为，它的影响因素很多，包括设计，安装高度，还有地面一些反射率，均匀度。有很多这样影响因素，我们有把一些，通过一些文献，我们看了很多这种研究，当然这个因为厂家会做倾向性结果。我们有偏学术的。假如我们在相对一个比较合理的，我安装高度是0.5米，我的反射率是水泥和沙地，在10-20%反射率角度范围，增益是5-10是正常的需要更高就要有更高投入。

我们现在做双面组件是在一个初期阶段，我们这里有很多的担忧和忧虑。比如我们现在基本上大部分采用双玻结构，因为之前没有透明背板，或者可靠性的材料用双玻结构有很多问题，它很脆。有破裂风险，非常高。还有安装不方便，不易弯曲，还有运行温度也不高。还有可融资性评估低。因为缺少对背面增益有多少权威的标准的评价方法。所以对于这个很多银行，没有办法针对背面考虑进去，对于这个问题，还没有完全解决。

对于双玻来说，无论在使用过程当中还是生产过程当中，这两端，都存在问题，有很多问题需要解决的。我想这个问题，不管生产，组件使用企业还是电站企业，有很多感同身受。也就是说在生产端，是需要工艺改变。改变我们传统使用功率，所以略有影响。大概降低1%左右，第二个需要我们对设备改造，这个意味着度电成本的投入。再有我们双玻组件，双玻组件应该使用硅胶的封装系统，这样带来更多材料的成本的增加。再有就是我们增加工艺，也需要降低它的生产效益。这些其实都是可以量化，对成本的提高。

在使用端，双玻组件会比普通的组件重20%-30%，这是在运输成本的增加。同样的，我们在运输过程当中，它的破坏率也很高。然后，就是这个组件容易弯曲，变形。玻璃的自重可以把组件压弯。还有安装成本方面，人工成本很高。费时。还有跟踪系统，意味着我们能耗变高，失效率，这个我们在电站当中看到很多双面的系统，故障率很高。还有用双玻组件，要把里面封装材料释放出来，造成内部的服饰和脱层。还有运行温度高会影响发电量。后面有一些相对比较粗糙的组件，更细节的还有大量的数据。

我们生产端，运输、安装破碎率，组件弯曲，变形，安装耗时，人工成本，搬运成本。在这样很多问题不断存在和困扰着我们行业的时候，我们现在了一个透明的薄膜，以及透明背板出来以后，在这个行业引起非常大影响。双玻业面临一些问题，我们这个透明薄膜在户外，我们很早就已经做了。但是我觉得这还不够，所以我们最近一两年快马加鞭进行了非常多的研究和改进。所以现在是全新的，它的可靠性，相对原来有非常大的提高。再有就是我们保持一个非常高的透光率，薄膜透光率能够达到94%。跟现在的生产工艺和材料完全匹配，不是说你用薄膜背板，不用做任何的改变。还有耐热型也比较好，这个已经在户外用了十几年了。运行得非常好。还有就是，它相对双玻是轻的。还有它非常可靠，容易安装。

这是杜邦透明PVF薄膜透光率，大于91%。我们也做了很多的耐紫外测，我们测到300KWH/M五。还有薄膜稳定性，色泽稳定性，表现非常好。没有明显的黄变，老化。

还有我们测试机械性，我们做了300千瓦小时之外照射，我们发现跟初始相比，仍然几乎没有什么变化。有一个非常好的保持。保持率在140%。

还有我们拿这个薄膜和背板做测，测了近300千瓦的，我们看到很多背板黄了，但是我们这个透明薄弱，下面这个做了3000KV紫外线，是有非常好的透明度，还有机械性能。

那最后还有大概一两页，想介绍一下现在在这种情景下，有哪些关心，怎么降低度电成本。刚才讲了很多这方面的思路，怎么样解决，降低度电成本。我们有一个不太一样的事情。我们怎么理解这个度电成本。我们这里做了一个简单的不太成熟的设想。假如我是是3.9毛是平价上网的电价，以我们现在，比如组件是2.8元，组件价格。那我需要把组件价格降低到1.8元。如果降1块钱一瓦，才能到3.9毛的组件上网。这个价格对组件来说还是非常大的，因为高于它的生产成本。短时间内不太可能实现的。如果我们现在把我们电站，我的使用寿命从25年延长到35年。我给提供一个30年的工具保障，这是完全可以做到的。我们这个项目，我们在现在的看到用30年没有问题。其实，这是一个不同的思路，如果在电站设计和投资的时候，我们更注重它的可靠性，可靠性上面有一些略微的投资的增加，会大大帮助组件和电站使用寿命，这是一个思路。

最后，做一个简单总结。我们杜邦是一个216年的企业，这个企业能够不断在这个行业里，一直以来坚持质量创新，这是它生存根本。所以我们在做，希望光伏行业也一样。希望对光伏行业做出一个百年的行业。我们企业能够做百年企业。我们能够所有的，有一些出色产品性，有可靠的质量保证。就像我们一直在讲，现在不断的提高效率，我们每个人要领跑，效率提高，与此同时我们注重，要坚持可靠性，长期可靠性。这是我们一直想对这个行业呼吁的。谢谢大家。
 

（根据现场速记整理，未经嘉宾审阅）