TUV南德意志大中華集團曾鵬：解析光伏材料長期可靠性和質(zhì)量監(jiān)控解決方案

:背板長期可靠性，我們要考慮安全性、耐久性，這些材料都有一些對應(yīng)材料特性，這些材料成為了我們背板長期可靠性的保障，有一些材料會導(dǎo)致失效。另外，熱斑和常規(guī)組件生產(chǎn)過程當中使用不當會造成嚴重的不可靠，熱量主要來源于一些環(huán)境下電池片發(fā)熱，它的輸送熱量，還有UV材料也會吸收熱量，這兩個熱量疊加會導(dǎo)致材料在高溫下氣化，甚至?xí)l(fā)生碳化燃燒情況。

2018年7月9日，2018光伏領(lǐng)袖峰會˙黃山光伏大會二十年紀念論壇在黃山新華聯(lián)豪生大酒店舉辦，一起光伏APP對論壇進行直播。TÜV南德意志大中華集團項目工程師曾鵬介紹了光伏材料長期可靠性分析和質(zhì)量監(jiān)控解決方案。

北極星太陽能光伏網(wǎng)為您帶來發(fā)言實錄：

大家早上好，今天我想跟大家分享一下光伏材料長期可靠性分析和我們南德質(zhì)量監(jiān)督解決方案。

這個議題，大部分內(nèi)容在之前一個會議上我做過分享。當時是在新政之前，當時提到降本增效，或者提到降本不降質(zhì)的概念前，大家想法沒有那么多。新政以后，有更多的一些感想。我今天從以下五個方面來完成我今天的分享。

首先是2017年底，我們南德做了光伏材料報告，這個報告當時我們截取了一部分內(nèi)容，對于我們安定性和穩(wěn)定壽命占到62%，對于輔材里面，占到了44%。因為在組件長期使用過程當中很多輔材失效會導(dǎo)致組件失效，究其原因就是輔材在自然環(huán)境當中受到環(huán)境硬力作用，綜合來講三個方面，一個UV、一個溫度、還有濕度。UV會造成UV機械性能缺失，最終影響透光率，會導(dǎo)致失效，這是一個例子。

對于長期可靠性分析，IEC專家在2017年公布兩個標準，這是兩份的對于輔材基本的規(guī)范。目前在澳洲市場，對這個標準關(guān)注越來越多。而且在方案當中也是傾向于長期可靠性方案。

首先提到的是背板材料可靠性，基于兩份標準，這是南德對輔材背板認知方案，從基本性能、電源性能都有一個考量，對于環(huán)境實驗，我們做了一些優(yōu)化。對于各種背板長期可靠性，我們要考慮安全性、耐久性，這些材料都有一些對應(yīng)材料特性，這些材料成為了我們背板長期可靠性的保障，有一些材料會導(dǎo)致失效。

熱斑和常規(guī)組件生產(chǎn)過程當中使用不當會造成嚴重的不可靠，熱量主要來源于一些環(huán)境下電池片發(fā)熱，它的輸送熱量，還有UV材料也會吸收熱量，這兩個熱量疊加會導(dǎo)致材料在高溫下氣化，甚至?xí)l(fā)生碳化燃燒情況。因此，我們需要對這樣材料使用環(huán)境當中性能進行測試和考量。這里提到直流擊穿，這是跟交流不一樣的地方，它是熱擊穿，是熱力性能和電性能量方面考量的?？赡苓€是用于我們企業(yè)的材料控制。CTI，在我們方案當中是每一層材料要進行CTI材料測試。背板目前來講就是性能，有的背板多層材料共同作用結(jié)果，不是說每層材料不好。因此我們對于復(fù)合材料都要進行數(shù)據(jù)庫建立，保證這樣材料性能一致性。同時盡量減少一些重復(fù)實驗。從而降低我們企業(yè)的一些成本。

下面我說的是開裂，前幾年，也是有一些背板嚴重開裂。這個開裂往往多重環(huán)境共同作用結(jié)果。因此我們方案當中需要對多重環(huán)境硬力都要模擬。這個在我們CVI里面對我們UV有一個推薦的。這樣條件，最主要一個是基于IEC專家對美國典型區(qū)域25年太陽光監(jiān)控的結(jié)果。同時，也是基于我們一些美國研究所專家對我們這些材料最耐受的，對它影響最大的紫外光模擬得出來的實驗方案。

后面講到脫層，脫層在我們商業(yè)訴訟當中經(jīng)常遇到這樣情況。因為脫層可能造成原因很多，有背板的，有EV的。如果背板耐侵蝕，長期性有保證的話也會引起我們組件脫層。我們方案當中有針對背板長期的環(huán)境實驗。這樣一個含量實驗，現(xiàn)在很多的方案當中也是采用了這樣一個長期的方案。

熱斑，會背板和EVA層面。背板熱斑會發(fā)生有很多多，有一個孔距擴大，沒有有效減少短波紫外，這樣對我們中間層的破壞，分子鏈會降解，從而影響背板發(fā)射率。最終降低整個組件功率。

對熱斑指數(shù)，這邊提到一些浮凸層材料，有些不是因為輔助性材料，是因為里面一些不穩(wěn)定的注劑的分解。

對于新標里面，特別關(guān)注的一點對于1000V和1500V背板的區(qū)別，就是它的有效絕緣厚度，我們對絕緣厚度進行考量，我們遇到這樣一個問題就是同樣一款是同樣類型的背板，不同的批次樣品，有效絕緣厚度發(fā)生巨大的差異。因此我們對它各種材料進行簡單的定型分析。發(fā)現(xiàn)它的這樣一個內(nèi)層材料，存在這樣的材料這兩個材料完全不同的性質(zhì)。這個不同性質(zhì)材料無論在耐紫外線，包括后期工廠生產(chǎn)工藝上都有一些區(qū)別。這個為后期工廠制造組件帶來很多的不確定因素。因此，電能組件生產(chǎn)商希望引入我們方案，加強他們供應(yīng)商管理。并且有一個借助我們的建立數(shù)據(jù)庫，有一個材料是一致的評判方案。

同時，他們也想引入這個認證方案的監(jiān)控。我們想法就是，通過引入認證方案監(jiān)控，獲得一定資質(zhì)企業(yè)的實驗室，或者高校實驗室，都能夠來參與到我們這樣一個認證，是供應(yīng)商導(dǎo)入方案當中能夠快速經(jīng)濟完成一系列的測試。并且，這些測試可以一測多用，這樣進一步降低我們企業(yè)測試成本，現(xiàn)在在我們企業(yè)中也是占有很大一部分的。那么，借助我們一些先進企業(yè)實驗室，那么你們數(shù)據(jù)可以在我們的系統(tǒng)里面共用或者得到我們的認可。也可以用到后續(xù)的這樣一個我們的認證方案中，這樣的話能夠更多降低成本。

同時，對于新材料的導(dǎo)入，還有一套以加元測試方案，以后再詳細介紹。

這個也是針對目前大家降本需求，很多企業(yè)提到背板材料里面成本沒有怎么降就是膠水材料，對于膠水我們對它性能，到后期組件的背板的對比性能，包括對它整個膠水固化產(chǎn)物的數(shù)據(jù)庫建立，我們都有一套完美的方案。昨天提到了疊瓦組件，屬于突破量產(chǎn)的話，會大量生產(chǎn)。其中有一個輔材就是導(dǎo)電膠，對導(dǎo)電膠監(jiān)督?jīng)]有完美的方案，對于我們前期對市場調(diào)研，以及第一款疊瓦組件也是在我們這里做的，我們考慮疊瓦組件當中輔料的可靠性，比如固化速度，黏結(jié)率我們都有評判的方法，并且會加入前期的一些對比組件性能，或者對比產(chǎn)物的固化性能，全方位監(jiān)控這樣材料的可靠性。

提一下EVA材料。這個EVA材料，包括PV材料是在加工過程中會發(fā)生一系列的化學(xué)變化，這些化學(xué)變化有注劑及，在環(huán)境變化下會發(fā)生注劑的降解導(dǎo)致我們的EVA和PV材料失效。因此我們要對EVA或者PV材料進行完備的評判，我們挑選了市場上九款EVA材料，對它進行了這里面，提到針對性能和電性能評判。評判前后，有EVA，有PV，有TF實驗。我們這樣一個EVA材料在高溫，高濕下的穩(wěn)定性，它的穩(wěn)定性能比我們UVA和TVC的表現(xiàn)不確定性，只有保證了我們EVA材料在高溫高濕環(huán)境下不分解，最終保證我們組件材料穩(wěn)定性，因為EVA和PV需要具備一定的電性能。所以我們用了這個方案，也對它進行組件測試，保證數(shù)據(jù)可信性。EVA材料，對于某些高級EVA材料，如果沒有較好穩(wěn)定性的話，后期對我們整個組件抗KPID性能影響巨大的。這是針對背板和EVA材料監(jiān)督方案，產(chǎn)品可靠性驗證方案。

除了對于背板和EVA材料以外，我們還有針對目前比較發(fā)展比較迅速一個輔體材料，無論在日本還是在中國有這樣飄浮電站所謂體電站能不能長期得到保證，這是也是我們經(jīng)常要考慮問題。

在測試當中，對于輔體到飄浮電站有一系列的測試。這樣保證了GDP材料，還有針對水泥的一些浮體，包括有機材料的浮體，我們有不同的類型。對于CDB（音）材料，我們關(guān)注最基本的性能，耐環(huán)境應(yīng)用，還有紫外線性能。對于浮體結(jié)構(gòu)，以及在我們水面有一個載荷，耐疲勞性有一定考量。還有對抗風的考量，對它浪涌，波浪的，耐波浪載荷進行模擬計算加驗證的方案。

這邊主要是對它前面分析的簡單的介紹。應(yīng)該是有一個基本性能，還有一些傳統(tǒng)浮體，支架的連接部位，在水面上的耐疲勞性。還有浮體與浮體的連接性，耐疲勞的也要進行考核。同時對于水中飄浮劑，耐風載能力也要進行考核，選擇不同角度的風向工況驗證整個浮體可靠性。

對于剛剛提到的浪涌載荷，做法是首先給它設(shè)定一個工況，然后在這個工況條件下對整個浮體進行簡單的預(yù)算。包括它錨鏈結(jié)構(gòu)都有一個計算，計算出它整個環(huán)節(jié)中最薄弱的，對這樣薄弱點進行認證實驗，從而保證我們浮體安裝過程當中的長期可靠性。

這樣一個浮體材料來源于傳統(tǒng)的塑料，傳統(tǒng)塑料的種類也是很多。前期我們對市場上的一些材料進行了一個模排，目前市場上真正能夠達到耐紫外線好的，我們已經(jīng)做到1500小時、1800小時，且表現(xiàn)韌性指標，就較好的匹配性。

在整個的浮體生產(chǎn)過程中，因為借助的是傳統(tǒng)的塑料生產(chǎn)工藝，會有一些溢料，會作為回料添加到浮體生產(chǎn)過程中。我們認證方案當中是不允許的，如果回料添加必定造成一些各種性能的變化。因此，我們對回料體系也進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)三個不同的回料體系我們進行對比，發(fā)現(xiàn)能夠達到4千小時的就加，但是3千小時的，不同回料體系表現(xiàn)差異巨大的。并且它的保險，兩個指標，一個保持率，會產(chǎn)生不匹配性。因此，必須對這樣一個浮體材料要有一個完備的測試方案和性能對比的質(zhì)量監(jiān)督，并且我們對他們后面耐環(huán)境應(yīng)用做了考量，也發(fā)現(xiàn)對某些回料體系，耐環(huán)境是不差的，表現(xiàn)了50%的或還有有的回料體系表現(xiàn)較好，所以后期需要綜合的方案解決這個問題。

今天主要從背板，EVA，PVE，包括膠水，疊瓦組件，浮體材料介紹我們質(zhì)量監(jiān)督方案和我們認證方案，也是希望能夠借助我們企業(yè)的實驗室的優(yōu)秀的資源來完成我們的認證和質(zhì)量監(jiān)督，這樣能夠在最大限度上降低我們企業(yè)的成本。同時，能夠來建立這樣一個材料數(shù)據(jù)庫的方案，最終是為了降低成本和方便我們新材料的投入。今天我的介紹就是這些。

（根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)嘉賓審閱）