我們都知道，在不同的氣候條件下，組件的發(fā)電量會有所不同。那么，是什么原因引起了組件的這一差異?在組件制造和測試過程中該如何應(yīng)對和避免呢?天合光能副總裁、光伏科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室主任馮志強博士通過對典型氣候地區(qū)的詳細分析，為我們帶來這些問題的解決方案。

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，說明組件中有水霧的侵入，使得電池表面金屬線與焊帶的接觸越來越不好，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)，其厚度已達到4-5微米。

我們可以通過對組件在兩個不同典型氣候的城市——敦煌和深圳進行分析，來了解其失效模式。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，造成嚴重的電池失效。

怎樣應(yīng)對差異性氣候?

在組件制造過程中，對差異性氣候的應(yīng)對主要分兩類：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)。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/㎡。背板要做的測試，首先要看溫帶，200-300千瓦時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、塵暴等都會對組件造成影響。因此，UV+TC600是干旱地區(qū)一個很重要的測試，動態(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、背板開裂等失效問題，這些問題主要是由鹽霧和水汽造成的。天合光能對在濕熱地區(qū)的組件進行了一個HAST試驗，試驗了不同背板的材料，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)類似，但是都不一樣。另外，該試驗可以模擬實際的DH，如果測試DH3500-4000小時的衰減，用該試驗大概95小時后，就可以模擬到DH的相似數(shù)據(jù)，是一個有效的加速老化試驗方法。

天合光能研發(fā)的雙玻組件，是一個全天候的、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)對呢?平時對組件的制造和測試，都是在標準狀態(tài)下以標準光照條件進行，而即使是在高輻照地區(qū)，累計50%的輻照強度也完全在標準之下，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)，組件的實際發(fā)電量才是更為關(guān)鍵的考核標準。

衰減問題和組件的實際發(fā)電量密切相關(guān)。天合光能針對衰減問題，開發(fā)出了抗LID電池，主要是PERC電池，因為PERC電池主要就是LID和PID的衰減。LID的衰減一般的電池沒有，但是如果做PERC電池，LID衰減就會很明顯。天合光能做了對IEC標準6倍以上嚴苛的試驗，衰減率控制在20%以內(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，天合通過了TUV萊茵最嚴苛的測試。

通過馮博士對典型氣候條件下組件不同失效狀況的分析，相信大家對雙玻組件在電池端、組件端及IEC標準端的設(shè)計制造都有了一些新的思考。天合光能希望通過對差異化產(chǎn)品標準的研究，促進未來光伏市場進一步細分，使差異化產(chǎn)品能夠進一步在客戶端做出優(yōu)異表現(xiàn)。

注：文章內(nèi)容根據(jù)馮志強博士在第十二屆中國太陽能級硅及光伏發(fā)電研討會(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。