光伏電站品質(zhì)背后的隱形元兇再次浮出水面

2014年9月的西北某地，20兆瓦的光伏電站施工現(xiàn)場(chǎng)一片火熱，首席技術(shù)官張總監(jiān)深呼一口氣：馬上10兆瓦裝機(jī)就要并網(wǎng)成功了，今年的進(jìn)度應(yīng)該不會(huì)落后了。突然，一個(gè)電話打過來：“張總，你過來看看，情況緊急。”驅(qū)車趕到現(xiàn)場(chǎng)之后，現(xiàn)場(chǎng)的情況令張總目瞪口呆，只見電站組件大面積出現(xiàn)斑駁的花紋，似蝸牛爬行過一般。技術(shù)出身的張總監(jiān)本身十分注重電站品質(zhì)，此批組件全部采購的全球知名品牌廠商提供的組件。還未建成并網(wǎng)的組件就出現(xiàn)這樣的品質(zhì)問題，張總不由得心急如焚。進(jìn)一步調(diào)查電站情況，發(fā)現(xiàn)問題更加嚴(yán)重，總計(jì)6000多片組件爆發(fā)此類狀況，也就是未建成的電站32%的組件出現(xiàn)此類問題，建設(shè)成功的電站運(yùn)營(yíng)1年的，粗略估計(jì)46%的組件爆發(fā)此類問題。（以上人物名字為虛構(gòu)，根據(jù)真實(shí)案例改編） 　　那么，問題就來了，蝸牛紋是如何爆發(fā)的，對(duì)電站運(yùn)營(yíng)又會(huì)帶來哪些影響，今天我們就從組件生產(chǎn)封裝來解釋蝸牛紋的來世今生。 　　蝸牛紋通常意義上的概念：太陽能組件經(jīng)過一段時(shí)間（半個(gè)月或者幾年）的暴曬，無需并網(wǎng)組件表面就開始局部出現(xiàn)色變，一個(gè)手指粗的的狹窄交錯(cuò)的暗線出現(xiàn)在組件的表面，從而造成外觀嚴(yán)重瑕疵。經(jīng)過筆者對(duì)國(guó)內(nèi)多家光伏電站的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)蝸牛紋爆發(fā)的區(qū)域廣泛（從海南到新疆），溫度系數(shù)相差甚大，裝機(jī)時(shí)間（1個(gè)月-25年）先后都沒有明顯的范圍，也就是說，蝸牛紋的爆發(fā)，貫穿著整個(gè)電站生命周期的問題。而且在25年組件使用壽命之內(nèi)，業(yè)主都要戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的考慮組件爆發(fā)蝸牛紋的風(fēng)險(xiǎn)。 　　常見的蝸牛紋理圖片： 　　幾乎所有的組件制造商都告訴電站運(yùn)營(yíng)方，蝸牛紋對(duì)組件的發(fā)電效率沒有影響。理由基本類似：1）蝸牛紋是因?yàn)殡姵仄瑬啪€表面的銀與EVA相互微量反應(yīng)產(chǎn)生的，其不影響柵線導(dǎo)電，也不會(huì)造成光線遮擋，因此不會(huì)影響組件功率輸出。2）蝸牛紋與電池片隱裂相對(duì)應(yīng)，如果隱裂未造成電池片上局部面積的缺失就不會(huì)影響電池片的功率。目前對(duì)產(chǎn)生蝸牛紋的組件進(jìn)行測(cè)試，也的確沒有發(fā)現(xiàn)大幅度的組件效率下降。真是這樣嗎？我們需要分析一下組件的封裝材料和蝸牛紋產(chǎn)生的可能關(guān)系。 　　EVA樹脂的正式名稱為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，光伏組件用的EVA中的醋酸乙烯酯含量通常在28-33%。酯作為一種常見的化學(xué)鍵有一個(gè)最基本的性能，在有水的情況下會(huì)分解成酸和醇。 　　在光伏組件中慢慢積累的醋酸就變成了大部分光伏組件質(zhì)量問題的重要誘因。日本Chemitox實(shí)驗(yàn)室將電池片浸泡在一定濃度的稀醋酸溶液中觀察銀柵線的變化，發(fā)現(xiàn)醋酸可以逐步將電池片表面的銀柵線腐蝕變窄。而隨著銀柵線的變窄，組件的發(fā)電效率逐漸下降。目前大部分組件廠自行模擬的蝸牛紋實(shí)驗(yàn)采用暴曬實(shí)驗(yàn)，將正負(fù)極用二極管連接，實(shí)驗(yàn)周期很少有超過一年的。而使用快速模擬的測(cè)試會(huì)使在85%濕度85℃環(huán)境下用外接電流的方法模擬實(shí)際發(fā)電的測(cè)試，也很少有超過1個(gè)月的。這些實(shí)驗(yàn)是否能真正說明實(shí)際問題，尚無定論，而醋酸腐蝕銀線最終會(huì)導(dǎo)致光伏電池發(fā)電效率下降是一個(gè)確定的現(xiàn)象。 　　EVA樹脂中是否產(chǎn)生產(chǎn)生醋酸和生產(chǎn)方式、配方有很大的關(guān)系。EVA在加工過程中易降解，所以加工方式要盡量做到緩慢。擠出過程中的螺桿擠出機(jī)擠出過程十分重要，如果發(fā)生EVA樹脂的降解就會(huì)發(fā)生在這個(gè)階段。 　　一些EVA膠膜制造商成為了從成本考慮使用擠出量大的雙螺桿擠出機(jī)并使用計(jì)量泵控制擠出量，擠出機(jī)中剪切大容易有死角，是非常冒險(xiǎn)的做法。而另一些工廠使用小車?yán)篑R的方式，單螺桿擠出機(jī)匹配過小，擠出時(shí)的轉(zhuǎn)速過高，導(dǎo)致EVA樹脂受到的剪切過大，也是容易造成EVA降解的原因之一。比較合理的做法是使用大直徑的單螺桿擠出機(jī)，低轉(zhuǎn)速加工，使EVA樹脂均勻的受熱融化，整個(gè)過程盡量少的受到剪切。EVA本身的配方也是非常重要，如何降低EVA膠膜在使用中產(chǎn)生酸的速度也是技術(shù)關(guān)鍵之一。單純提高電阻率只是表面現(xiàn)象。由于PID衰減與EVA膠膜中的酸含量也有密切的關(guān)系，所以PID表現(xiàn)優(yōu)異的EVA膠膜同樣在抗蝸牛紋方面也會(huì)表現(xiàn)優(yōu)異。 　　筆者咨詢海優(yōu)威公司的市場(chǎng)總監(jiān)全楊先生，其表示目前蝸牛紋與PID衰減極可能成為光伏電站的質(zhì)量殺手，海優(yōu)威自成立起從未收到任何的蝸牛紋與PID衰減的投訴，但由于過去幾年的激烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致許多組件制造商往往偏愛從價(jià)格入手，不愿意采用質(zhì)量更好的產(chǎn)品，哪怕只是每瓦多了三分錢的成本。其非常擔(dān)心目前大規(guī)模出現(xiàn)的光伏電站質(zhì)量問題最后會(huì)影響到整個(gè)光伏事業(yè)的發(fā)展。 　　根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2014年上半年，中國(guó)新增光伏發(fā)電并網(wǎng)容量332萬千瓦。比去年同期增長(zhǎng)約100%，甘肅，新疆，青海累計(jì)光伏電站并網(wǎng)容量最多，分別達(dá)到445萬千瓦，367萬千瓦和365萬千瓦。自從2013年以來，光伏電站建設(shè)規(guī)模顯著擴(kuò)大，但是，隨之帶來的一系列電站質(zhì)量問題，特別是組件品質(zhì)問題，越來越突出。高衰減率，蝸牛紋組件等頻發(fā)質(zhì)量問題正在西部大型地面電站蔓延。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)北京鑒衡認(rèn)證中心副主席紀(jì)振曾表示，“對(duì)國(guó)內(nèi)32個(gè)省市，容量3.3GW的425個(gè)包括大型地面電站和分布式電站所用組件檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，光伏組件主要存在熱斑，衰減，隱裂，蝸牛紋等一系列問題”。甘肅某電站，抽檢更是發(fā)現(xiàn)高達(dá)60%的光伏組件功率出現(xiàn)明顯衰減。業(yè)內(nèi)分析表示，通常而言，組件光電轉(zhuǎn)換效率年均衰減應(yīng)該控制在0.8%以內(nèi)，然而上述組件衰減已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這一范圍。 　　作為組件品質(zhì)的重要原輔材，劣質(zhì)EVA在組件蝸牛紋，功率衰減中起著不容忽視的作用，在山東，鹽城等光伏電站實(shí)際使用反饋過來的報(bào)告顯示，采用劣質(zhì)EVA的組件最早3個(gè)月內(nèi)就出現(xiàn)明顯的功率衰減，鹽城某電站在1年以內(nèi)的功率衰減更是高達(dá)60%。筆者認(rèn)為盡管使用劣質(zhì)EVA減少了每瓦的裝機(jī)成本，但卻大幅度減少了電站的使用年限，導(dǎo)致電站未達(dá)到使用壽命就發(fā)生衰減，甚至提前導(dǎo)致電站報(bào)廢。電站的投資商應(yīng)該重視組件BOM清單，從組件實(shí)際發(fā)電年限來降低度電成本。