基于实证统计的分析发现及对南方气候环境下组件选择建议

Internal Use Only 1 材 料 是 关 键 ™ 基 于 实 证 统 计 的 分 析 发 现 及 对 南 方 气 候 环 境 下 组 件 选 择 建 议 * 本 报 告 照 片 均 有 版 权 ， 请 勿 盗 用 ， 谢 谢 2Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 光伏组件需 要长 期耐受 各类环境应力
组件的封装系统为其提供绝缘保护，同时阻隔水汽对组件内部材料的腐蚀 ；其自身需要耐受各种外部环境应力长期化学和物理老化（紫外线﹑高低 温﹑湿度﹑物理磨损﹑机械应力﹑化学腐蚀等）
组件内部电池片和电路材料需要耐受机械应力，以及内部电场和迁移到组 件内部湿气﹑氧气﹑离子共同作用的电化学腐蚀 组件的封装系统为其提供绝缘保护，同时阻隔水汽对组件内部材料的腐蚀 ；其自身需要耐受各种外部环境应力长期化学和物理老化（紫外线﹑高低 温﹑湿度﹑物理磨损﹑机械应力﹑化学腐蚀等） 组件内部电池片和电路材料需要耐受机械应力，以及内部电场和迁移到组 件内部湿气﹑氧气﹑离子共同作用的电化学腐蚀 紫 外 线 高 温 冷 热 应 力 物 理 磨 损 紫 外 线 湿 气 机 械 载 荷 大 气 污 染 物 封 装 胶 膜 电 池 片 封 装 胶 膜 背 板 玻 璃 接 线 盒 内 部 电 场 盐 雾 3Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 气候环 境和应用对组件材料性能的要 求 中国 地域辽 阔，气候和环境差异明显 ，安装在不同地区的光伏系统受气 候和环境影响各不相同 。 组件材料的选用 ，须考虑不同地区沙尘 、湿度 、光照 、温度和盐雾等环 境影响 。
紫外老化 在中国西部沙漠、荒漠和高原地区，组件实际安装25年内累计的紫外照射 量远高于认证测试采用的剂量。加强组件背板紫外老化测试，对光伏电站 达到25年使用年限至关重要。
风沙磨损 在中国西部和华北（如青海、甘肃、宁夏、新疆等）部分地区，由于强烈 的风沙，应在标准中考虑背板耐磨性能。
湿热盐雾腐蚀 在东部沿海地区，要考虑背板材料的耐湿热、盐雾腐蚀性能和粘接力的稳定性。
耐热和防火性能 安装在屋顶的组件易出现热斑问题，应考虑背板材料的耐热和耐火性能。 4Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 劣质材料引起组件失效 加速功率衰减（耐久性） Durability 严重功率衰减（可靠性） Reliability 安全性失效/风险 Safety Failure/ Risk 焊带断裂 电池片开裂 电池片腐蚀 前板玻璃脱层封装材料变黄 电池片热斑 背板脱层 背板失效引起的电池腐蚀 Source NREL, DuPont 组件边框结构失效 5Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 生存者偏差 6Copyright DuPont 2016. All rights reserved. Operating on 3 continents Collecting data on modules spanning over 30 years 杜邦在全球开展户外组件研究项目 Alex Bradley博士 在 2011年，杜邦启动一项全球性的光伏组件 研究，涵盖不同地区及气候范围。研究重点 为可靠性与其它影响组件完整性的问题。 6Copyright DuPont 2015. All rights reserved. 7Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 杜邦户外组件研究项目 未 检 测 到 失 效 , 59 封 装 材 料 , 4 背 板 , 9 电 池 , 24 玻 璃 , 2失 配 , 1 其 他 , 1 目测检验中各组分对应的失效比例目测检验中各组分对应的失效比例 组件材料 可视缺陷 玻璃 破裂 腐蚀 雾度增大 封装材料 变黄 分层 电池/电连接 腐蚀 热斑 电连接受损 蜗牛纹 隐裂 焦斑 背板 开裂 变黄 分层 IEEE PVSC New Orleans, 2015, A. Bradley et al 已经在北美 、欧洲和亚洲检验了超过 60个光伏项目 安装时间 0-30年 涵盖了超过 45 家组件制造商的产品 41的所检查的组件存在外观缺陷， 上述发现与 BP 和 SunPower 的数据相符 8Copyright DuPont 2016. All rights reserved. PVDF 背 板 , 58 各 类 PET 背 板 , 30 FEVE 背 板 , 11 各类高分子材料背板户外失效比例各类高分子材料背板户外失效比例 杜邦户外组件研究 - 背板材料失效比例 需 要 指 出 双 玻 组 件 在 世 界 各 地 商 业 安 装 存 量 较 少 ， 而 且 缺 少 长 期 大 规 模 的 样 本 。 9Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 基于杜 邦™ 特能 PVF薄膜的背板 为云南林场 提供稳定 、可持续的电力输出 中国云南石屏县牛达林场雷达监控站 90年代后期安装，约20年户外应用 亚湿热气候带 太阳辐射很丰富B 级地区 基于特能 Tedlar PVF的背板 年功率衰减约0.7（户外功率测试 仪） 10Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 水面和沿海光伏应 用对组件材料耐 腐蚀/耐湿热 /耐紫 外/耐动态机械载荷要 求高 大尺寸组件 导致高机械应力 紫外曝晒 盐碱腐蚀 湿热 沿海滩涂 渔塘
紫外线从水面反射到组件背面，背板存在 光热老化
水面湿度大，加速组件材料和电池腐蚀及 脱层风险
阵风对组件材料耐动态机械载荷要求高 水面紫外线反射率 8 11Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 权威第三方长期户 外组件研究表明 双玻组 件户外功率衰 减明 显* 来源联合研究中心 欧盟（意大利）2011 NREL, Golden USA； 9 0 年功率损失 双玻组件 特能 PVF 背板组件 20-23年 19-23年 共 检 测 实 证 基 地 内 68组 双 玻 组 件 ， 证 明 这 不 是 个 案 12Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 双玻组件在阵风动态载荷下电池片开裂风险大 六夹具条件下组件变形 静态载荷, 5400Pa 六夹具条件下组件变形 动态载荷, 2400Pa, 26.484Hz 最大变形 10.48 毫米 最大变形 34.408 毫米
在动态机械载荷下组件形变和应力显著增大，双玻组件在一些自然频率下会发生电池片 开裂甚至组件完全结构失效
由于风载荷幅度和频率的随机性，应当高度关注光伏组件在动态机械载荷下的性能，以 保证其安全性和生命周期内的稳定性 在动态机械载荷下组件形变和应力显著增大，双玻组件在一些自然频率下会发生电池片 开裂甚至组件完全结构失效 由于风载荷幅度和频率的随机性，应当高度关注光伏组件在动态机械载荷下的性能，以 保证其安全性和生命周期内的稳定性 13Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 双玻组 件海南户外 19年 电池严重腐蚀 ,EVA显著黄变脱 层 14Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 可靠浆料延缓功率衰减 、降低失效风险 Solamet PCT conditions 150oC, 1.98 barr 浆料与可靠性密切相关 15Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 全过程服务保障光伏系统性 能和安 全 建立光伏电站的规范管控对光伏行业健康发展至关重要 概念/验证 设计 制造 安装 并网 运维 EPC交付 出售 4-6个月 25年 项目评估和设计 “透明” 设备规格 材料清单 设备和材料检验 预采购 厂检 项目验收 阵列检查 项目评估 监控系统 系统实际使用年限 阵列检查 组件检测 监控反馈 故障鉴定 项目估值 运行分析 性能数据 16Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 户外15年 , 93.0 功率 户外23年, 93.9 功率 户外23年 , 86.9功率 23 7 北京 4 5 1 户外20 年, 92.3 功率 户外17 years, 86.7 功率 户外27 年, 90 功率 户外11年, 92.5 功率 6 8 户外18年 , 88.2 功率 9荒漠/ 高原 上海 亚热带/ 热带 大陆性气候 0.33 0.66 0.47 0.78 0.39 0.27 0.68 0.57 使用基于 特能 （PVF）薄膜的背板的组件经受各类气候长期考验 户外14年 17Copyright DuPont 2016. All rights reserved. 使用基于特能 （PVF）薄膜的背板的组 件通过严 格的盐雾腐蚀测试
沿 海 环 境 和 盐 碱 地 所 含 氯 离 子 会 加 速 组 件 材 料 的 腐 蚀 和 老 化
IEC 61701 2011盐 雾 腐 蚀 实 验 最 高 等 级 为 第 六 级 ， 持 续 56天 。 TUV Nord 加 严 测 试 时 间 是 标 准 的 三 倍 ， 达 到 168天 。 18Copyright DuPont 2016. All rights reserved.Source DuPont, various 35年 25年 10年 基于杜邦 TM 特能 PVF薄膜的背板 是唯一拥有 30年以上长期户外实绩验证的背板材料 自1978年起 ，基于 杜邦 ™ 特能 PVF薄膜 的背板就开始使用在光 伏组件中 光伏组件 25年质保要求 PET 聚酯 PVDF 尼龙 耐水解 PET FEVE 涂料 19 Copyright DuPont 2015. All rights reserved. Tedlar在日本的高山电站实证案例，夏普，超过32年正常运转 Source DuPont Photo courtesy of Sharp Corporation Installed in 1983 Nara, Japan 19 20 Copyright DuPont 2015. All rights reserved. 20 杜 邦 光 伏 解 决 方 案 - 全 球 最 大 的 非 硅 光 伏 材 料 供 应 商 截 止 2015年 初 的 统 计 Copyright 2015 DuPont. All rights reserved. The DuPont Oval Logo, DuPont™, The miracles of science™, Materials Matter™, and all products denoted with or ™ are registered trademarks or trademarks of E.I. du Pont de Nemours and Company or its affiliates. photovoltaics.dupont.com