天合光能冯志强：应对不同气候 差异化光伏产品是未来主流

我们都知道，在不同的气候条件下，组件的发电量会有所不同。那么，是什么原因引起了组件的这一差异?在组件制造和测试过程中该如何应对和避免呢?天合光能副总裁、光伏科学与技术国家重点实验室主任冯志强博士通过对典型气候地区的详细分析，为我们带来这些问题的解决方案。

不同气候条件下组件失效情况

我们从组件的截面微结构中，可以观察到一层浅灰色的中间层——硒化铝层。这一层对组件的性能变化起着关键的作用，如果硒化铝层厚度增加，说明组件中有水雾的侵入，使得电池表面金属线与焊带的接触越来越不好，影响其串联电阻。此外，硒化铝层的厚度也与水汽进入方向有关，越靠近水汽接触组件的地方，硒化铝的厚度越大。在干旱地区，硒化铝层的厚度大概为2.6微米，而在湿热地区，其厚度已达到4-5微米。

我们可以通过对组件在两个不同典型气候的城市——敦煌和深圳进行分析，来了解其失效模式。敦煌地区是典型的干旱气候，温度变化起伏很大，全年降雨量非常少，且伴有风沙。在这样典型干旱的气候条件下，组件的功率衰减大概为10%-15%，玻璃背板的表面受到磨损，背板粘合率下降，电池片中出现碎片，但电池性能本身没有太大变化，总功率损失在10%左右。

深圳地区是典型的亚热带季风气候，以湿热环境为主，温度常年保持基本一致，全年降雨量不大，不同月份间的分布差异较大。在湿热的气候条件下，组件的功率衰减要大于干旱地区，在23%-25%之间，电池片与焊带的焊接脱节引起了黑色中心带，造成严重的电池失效。

怎样应对差异性气候?

在组件制造过程中，对差异性气候的应对主要分两类：干热和湿热地区，此外还有风载平原区、工业集聚区、太平洋地区等特殊气候地区。在干旱地区，组件制造最关键的部分就是背板能够抗UV(紫外线)。如果背板组件要保持25年，按照干旱地区的平均照射量，背板的受光为5%-15%，其25年受到的照射量为200-300千瓦时/㎡。背板要做的测试，首先要看温带，200-300千瓦时UV的光照。除了背板以外，EVA也是抗UV的。此外，焊接造成的热斑等相关失效、温度取值的大小、风沙、尘暴等都会对组件造成影响。因此，UV+TC600是干旱地区一个很重要的测试，动态的载荷和沙尘指数也需要注意。

在湿热地区，需要考虑PID、背板开裂等失效问题，这些问题主要是由盐雾和水汽造成的。天合光能对在湿热地区的组件进行了一个HAST试验，试验了不同背板的材料，例如，TPT 1和TPT 2都叫TPT，但同样材料的断裂伸展率、保持率等均有不同，而这两个数值越高，代表组件质量越好。在横向和纵向上，它们的表现类似，但是都不一样。另外，该试验可以模拟实际的DH，如果测试DH3500-4000小时的衰减，用该试验大概95小时后，就可以模拟到DH的相似数据，是一个有效的加速老化试验方法。

天合光能研发的双玻组件，是一个全天候的、全年性的气候对应的产品，用玻璃取代背板起优化作用，不管是湿热的，还是干旱的，都可以使用。比如说在湿热地区，双玻组件比一般组件的衰减率要慢四五倍，PID表现也非常好;在干旱地区温度变化大，双玻没有太大的温度变化，表现良好。

那么，在电池制造方面应如何应对呢?平时对组件的制造和测试，都是在标准状态下以标准光照条件进行，而即使是在高辐照地区，累计50%的辐照强度也完全在标准之下，低辐照地区的总辐照量就更低了。因此，不管在什么地区，组件的实际发电量才是更为关键的考核标准。

衰减问题和组件的实际发电量密切相关。天合光能针对衰减问题，开发出了抗LID电池，主要是PERC电池，因为PERC电池主要就是LID和PID的衰减。LID的衰减一般的电池没有，但是如果做PERC电池，LID衰减就会很明显。天合光能做了对IEC标准6倍以上严苛的试验，衰减率控制在20%以内，一般的PERC电池是在25%以上的。天合光能关注电池效率，把大面积PERD电池效率做到22.13%，但最重要的还是要把PID的衰减控制好，天合通过了TUV莱茵最严苛的测试。

通过冯博士对典型气候条件下组件不同失效状况的分析，相信大家对双玻组件在电池端、组件端及IEC标准端的设计制造都有了一些新的思考。天合光能希望通过对差异化产品标准的研究，促进未来光伏市场进一步细分，使差异化产品能够进一步在客户端做出优异表现。

注：文章内容根据冯志强博士在第十二届中国太阳能级硅及光伏发电研讨会(CSPV)上《典型气候条件下组件的不同失效状况》的主题发言整理。