隐藏在光伏电站品质背后的隐形元凶——劣质EVA 胶膜引发的问题再次浮出水面 - 索比光伏网
 

隐藏在光伏电站品质背后的隐形元凶——劣质EVA 胶膜引发的问题再次浮出水面

更新时间:2014-12-22 | 491人阅读 | 0次下载 | 文件大小:455.4K | 文档类型:PDF文档


2014 年9 ⽉月的⻄西北某地,20 兆⽡瓦的光伏电站施⼯工现场⼀一⽚片⽕火热,⾸首席技术官 张总监深呼⼀一⼝口⽓气:⻢马上10 兆⽡瓦装机就要并⺴⽹网成功了,今年的进度应该不会落 后了。突然,⼀一个电话打过来:“张总,你过来看看,情况紧急。”驱⻋车赶到现 场之后,现场的情况令张总⺫⽬目瞪⼝口呆,只⻅见电站组件⼤大⾯面积出现斑驳的花纹, 似蜗⽜牛爬⾏行过⼀一般。技术出⾝身的张总监本⾝身⼗十分注重电站品质,此批组件全部 采购的全球知名品牌⼚厂商提供的组件。还未建成并⺴⽹网的组件就出现这样的品质 问题,张总不由得⼼心急如焚。进⼀一步调查电站情况,发现问题更加严重,总计 6000 多⽚片组件爆发此类状况,也就是未建成的电站32%的组件出现此类问 题,建设成功的电站运营1 年的,粗略估计46%的组件爆发此类问题。(以上 ⼈人物名字为虚构,根据真实案例改编)

那么,问题就来了,蜗⽜牛纹是如何爆发的,对电站运营⼜又会带来哪些影响,今 天我们就从组件⽣生产封装来解释蜗⽜牛纹的来世今⽣生。蜗⽜牛纹通常意义上的概念 :太阳能组件经过⼀一段时间(半个⽉月或者⼏几年)的暴晒,⽆无需并⺴⽹网组件表⾯面就 开始局部出现⾊色变,⼀一个⼿手指粗的的狭窄交错的暗线出现在组件的表⾯面,从⽽而 造成外观严重瑕疵。经过笔者对国内多家光伏电站的调研,我们发现蜗⽜牛纹爆 发的区域⼲⼴广泛(从海南到新疆),温度系数相差甚⼤大,装机时间(1 个⽉月-25 年)先后都没有明显的范围,也就是说,蜗⽜牛纹的爆发,贯穿着整个电站⽣生命 周期的问题。⽽而且在25 年组件使⽤用寿命之内,业主都要战战兢兢的考虑组件爆 发蜗⽜牛纹的⻛风险。
常⻅见的蜗⽜牛纹理图⽚片:


⼏几乎所有的组件制造商都告诉电站运营⽅方,蜗⽜牛纹对组件的发电效率没有影响。 理由基本类似:1)蜗⽜牛纹是因为电池⽚片栅线表⾯面的银与EVA 相互微量反应产 ⽣生的,其不影响栅线导电,也不会造成光线遮挡,因此不会影响组件功率输出。 2)蜗⽜牛纹与电池⽚片隐裂相对应,如果隐裂未造成电池⽚片上局部⾯面积的缺失就 不会影响电池⽚片的功率。⺫⽬目前对产⽣生蜗⽜牛纹的组件进⾏行测试,也的确没有发现 ⼤大幅度的组件效率下降。真是这样吗?我们需要分析⼀一下组件的封装材料和蜗 ⽜牛纹产⽣生的可能关系

EVA 树脂的正式名称为⼄乙烯-醋酸⼄乙烯酯共聚物,光伏组件⽤用的EVA 中的醋酸 ⼄乙烯酯含量通常在28-33%。酯作为⼀一种常⻅见的化学键有⼀一个最基本的性能, 在有⽔水的情况下会分解成酸和醇。

在光伏组件中慢慢积累的醋酸就变成了⼤大部分光伏组件质量问题的重要诱因。 ⽇日本Chemitox 实验室将电池⽚片浸泡在⼀一定浓度的稀醋酸溶液中观察银栅线的 变化,发现醋酸可以逐步将电池⽚片表⾯面的银栅线腐蚀变窄。⽽而随着银栅线的变 窄,组件的发电效率逐渐下降。⺫⽬目前⼤大部分组件⼚厂⾃自⾏行模拟的蜗⽜牛纹实验采⽤用 暴晒实验,将正负极⽤用⼆二极管连接,实验周期很少有超过⼀一年的。⽽而使⽤用快速 模拟的测试会使在85%湿度85°C环境下⽤用外接电流的⽅方法模拟实际发电的测 试,也很少有超过1 个⽉月的。这些实验是否能真正说明实际问题,尚⽆无定论, ⽽而醋酸腐蚀银线最终会导致光伏电池发电效率下降是⼀一个确定的现象。
EVA 树脂中是否产⽣生产⽣生醋酸和⽣生产⽅方式、配⽅方有很⼤大的关系。EVA 在加⼯工过 程中易降解,所以加⼯工⽅方式要尽量做到缓慢。如下图,挤出过程中的螺杆挤出 机挤出过程⼗十分重要,如果发⽣生EVA 树脂的降解就会发⽣生在这个阶段。

⼀一些EVA 胶膜制造商成为了从成本考虑使⽤用挤出量⼤大的双螺杆挤出机并使⽤用计 量泵控制挤出量,挤出机中剪切⼤大容易有死⾓角,是⾮非常冒险的做法。⽽而另⼀一些 ⼯工⼚厂使⽤用⼩小⻋车拉⼤大⻢马的⽅方式,单螺杆挤出机匹配过⼩小,挤出时的转速过⾼高,导 致EVA 树脂受到的剪切过⼤大,也是容易造成EVA 降解的原因之⼀一。⽐比较合理的 做法是使⽤用⼤大直径的单螺杆挤出机,低转速加⼯工,使EVA 树脂均匀的受热融 化,整个过程尽量少的受到剪切。EVA 本⾝身的配⽅方也是⾮非常重要,如何降低 EVA 胶膜在使⽤用中产⽣生酸的速度也是技术关键之⼀一。单纯提⾼高电阻率只是表⾯面 现象。由于PID 衰减与EVA 胶膜中的酸含量也有密切的关系,所以PID 表现优 异的EVA 胶膜同样在抗蜗⽜牛纹⽅方⾯面也会表现优异。
笔者咨询海优威公司的市场总监全杨先⽣生,其表⽰示⺫⽬目前蜗⽜牛纹与PID 衰减极可 能成为光伏电站的质量杀⼿手,海优威⾃自成⽴立起从未收到任何的蜗⽜牛纹与PID 衰
减的投诉,但由于过去⼏几年的激烈竞争导致许多组件制造商往往偏爱从价格⼊入
⼿手,不愿意采⽤用质量更好的产品,哪怕只是每⽡瓦多了三分钱的成本。其⾮非常担
⼼心⺫⽬目前⼤大规模出现的光伏电站质量问题最后会影响到整个光伏事业的发展。
根据国家能源局发布的数据显⽰示,2014 年上半年,中国新增光伏发电并⺴⽹网容 量332 万千⽡瓦。⽐比去年同期增⻓长约100%,⽢甘肃,新疆,⻘青海累计光伏电站并 ⺴⽹网容量最多,分别达到445 万千⽡瓦,367 万千⽡瓦和365 万千⽡瓦。⾃自从2013 年以 来,光伏电站建设规模显着扩⼤大,但是,随之带来的⼀一系列电站质量问题,特 别是组件品质问题,越来越突出。⾼高衰减率,蜗⽜牛纹组件等频发质量问题正在 ⻄西部⼤大型地⾯面电站蔓延。第三⽅方检测机构北京鉴衡认证中⼼心副主席纪振告诉记 者:“对国内32 个省市,容量3.3GW 的425 个包括⼤大型地⾯面电站和分布式电站 所⽤用组件检测发现,光伏组件主要存在热斑,衰减,隐裂,蜗⽜牛纹等⼀一系列问 题”。⽢甘肃某电站,抽检更是发现⾼高达60%的光伏组件功率出现明显衰减。业内 分析表⽰示,通常⽽而⾔言,组件光电转换效率年均衰减应该控制在0.8%以内,然⽽而 上述组件衰减已经远远超过这⼀一范围。
作为组件品质的重要原辅材,劣质EVA 在组件蜗⽜牛纹,功率衰减中起着不容忽 视的作⽤用,在⼭山东,盐城等光伏电站实际使⽤用反馈过来的报告显⽰示,采⽤用劣质 EVA 的组件最早3 个⽉月内就出现明显的功率衰减,盐城某电站在1 年以内的功 率衰减更是⾼高达60%。笔者认为尽管使⽤用劣质EVA 减少了每⽡瓦的装机成本,但 却⼤大幅度减少了电站的使⽤用年限,导致电站未达到使⽤用寿命就发⽣生衰减,甚⾄至 提前导致电站报废。电站的投资商应该重视组件BOM 清单,从组件实际发电 年限来降低度电成本。