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光伏双玻组件究竟有何优势?
返回列表 来源: 光伏资讯 发布日期: 2020.04.08 浏览次数:

     关于 光伏组件使用玻璃背板与高分子背板,业内普遍认为玻璃背板更具优势,但也存在一些争议与具体需要讨论的问题。美国桑迪亚国家实验室的Joshua S. Stein与可再生能源实验室NREL的Dirk C. Jordan在2018年的报告就双玻光伏组件的相关问题做了综述(https://pvpmc.sandia.gov/download/6858/),本文将介绍该报告的重点内容及产业发展的趋势。


双玻组件主要优点包括:

●玻璃作为无机材料,本身具有非常好的耐候性,耐紫外、沙尘、盐雾,避免自身老化带来的组件衰减与失效;

●玻璃有很好的阻隔性能,避免水汽、空气等透过玻璃进入组件内部导致衰减;

●双玻组件采用两面玻璃的对称结构,具有更好的机械强度,不易产生电池隐裂;采用玻璃背板也避免了施工中的背板划伤问题;

●具有更好的防火性能;

●环境友好,有利于未来的组件回收。


此外,双玻组件可以去掉边框,拓展了BIPV(光伏建筑一体化)应用。


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对于双玻组件的可靠性,有大量来自企业的对照测试数据表明双玻组件在TC(热循环)、DH(湿热)、HF(湿冻)、机械载荷等加严测试后衰减低于采用高分子背板的单玻组件,其中抗湿热老化的性能尤为突出:单玻组件是很难通过DH3000测试的,得益于玻璃优异的水汽阻隔能力双玻组件可以轻易通过该测试。基于加严可靠性测试的优秀表现,组件制造企业将双玻组件的功率质保延长到30年并承诺更低的年衰减率。


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双玻组件的低衰减性能也被SERIS(新加坡太阳能研究所)的户外对照测试所证实,结果如上图,双玻单晶组件年衰减为0.03%,对照组的单玻单晶组件年衰减为0.19%。


有争议的是,Skoczek在2009年的综述文章总结了运行20~30年的光伏组件年衰减情况,在该统计中双玻组件的衰减总体高于单玻组件,但需要注意几十年前并没有成熟的组件可靠性测试方案(因此不少组件出现25%以上的衰减,数据离散度很大),当时的双玻组件无法代表在2015年左右开始商业化大量出货的双玻组件的性能。



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双玻组件同样存在长期可靠运行的案例,下图ASE公司双玻组件经16年户外运行,年均衰减率仅为0.12%。



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该综述中提出的几个双玻组件的问题现在看也并不形成推广上的制约:

●针对无框双玻组件在长期使用中因安装受力不均导致的破损问题,业内主流的双玻组件普遍采用有框设计,保障了各种安装形式与气候条件下的长期可靠性。双玻组件普遍是双面双玻产品,可观的背面发电增益使得略高的成本并不再是有框双玻组件的推广障碍;


●早期半透光的双面组件功率比单玻组件低一档,单面电池背面吸热(因背面玻璃透光)也导致其温度略有升高。目前双面双玻组件主流采用白色网格玻璃提高了正面功率,双面电池把背面辐照转化为电能,隆基的电站实证结果表明双面组件的工作温度与单面组件没有明显差异(地表反射率较低时双面组件工作温度相对略低,反射率较高时温度略高);


●对于双玻组件相对单玻组件略高的重量,实际上采用2+2mm玻璃的双玻组件相比单玻组件重量差别不大,隆基采用M6硅片的Hi-MO4双面双玻组件重量不超过30kg(72型为27.5kg),实际安装与搬运完全不存在障碍,未来随着更薄光伏玻璃的应用(基于有框双玻结构),双玻组件还将进一步减重;


●双面组件背面的PID机理是电子极化而非钠离子迁移,通过采用高体阻的封装胶膜,双面双玻组件具有很强的抗PID性能。


电子极化导致的PID(PID-p)见于应用了场钝化效应的高效电池如PERC双面、PERT双面、IBC等,PERC双面电池的背面PID机理如下图所示:电流经玻璃与封装胶膜流向电池背面,削弱了原本带负电荷的AlOx钝化层的场钝化特性,不同于Na离子迁移导致的PID,PID-p导致的衰减经光照是可以恢复的。使用高体电阻率的封装胶膜如聚烯烃(POE)可以抑制电子极化效应从而解决高效组件的抗PID问题。




双面双玻组件采用POE封装胶膜还带来可靠性上的额外优势,因POE是非极性高分子,具有非常好的耐候性(如紫外辐照)与水汽阻隔性能,可以显著降低光伏组件长期衰减中很重要的一项:封装材料黄变、透光率降低导致的功率衰减。采用POE的问题在于其略高的成本及较长的层压时间提高了制造成本,随着应用量的增大及材料、工艺的优化,预期这两部分与EVA的成本差异将呈降低趋势。



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综合而言,双玻组件在可靠性上的优势是很明确的,玻璃的透光性与超强耐紫外性能完美匹配双面电池,因此隆基Hi-MO系列双面组件始终采用玻璃封装,截至2019年底全球出货已超过3GW,预计2020年双面双玻组件的市场份额还将大幅上升。


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