【CITPV】高温高湿对组件可靠性的影响_天合侍明

© 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 1 高温和高湿对组件可靠性的影响杭 州2019年 9月 6日 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 2 1 气候环境给光伏组件带来的挑战2 不同气候的案例分析3 高温高湿环境下的测试对比极端高温地区4 天合组件优选方案5 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 3 光 伏 的 发 展 及 应 用 全 球 化1839 法 国 科 学 家 贝 克 勒 尔 发 现 “ 光 生 伏 特 效 应 ”1954 贝 尔 实 验 室 首 先 制 成 实 用 的 单 晶 硅 太 阳 能 电 池1958 太 阳 能 电 池 装 备 于 美 国 先 锋 1号 卫 星 ， 首 次 实 现 太 空 应 用1960 硅 太 阳 能 电 池 首 先 实 现 并 网 运 行1971 中 国 在 东 方 红 2号 上 使 用 太 阳 能 电 池1978 美 国 建 成 100KW地 面 太 阳 能 光 伏 电 站1983 美 国 建 成 1MW光 伏 电 站1990 德 国 提 出 “ 2000光 伏 屋 顶 计 划 ” ， 每 个 家 庭 屋 顶 安 装 3-5KW光 伏 电 站1997 美 国 总 统 克 林 顿 提 出 “ 百 万 光 伏 屋 顶 计 划 ” 1997 日 本 43亿 瓦 “ 新 阳 光 计 划 ”1998 荷 兰 政 府 提 出 “ 百 万 光 伏 屋 顶 计 划 ”1999 日 本 太 阳 能 电 池 总 产 量 超 美 国 位 居 世 界 首 位2000 欧 盟 计 划 2010年 产 60亿 瓦 光 伏 电 池2007 中 国 成 为 全 球 最 大 的 光 伏 制 造 国2010 受 政 策 刺 激 ， 全 球 光 伏 井 喷 式 增 长 ， 德 国 、 意 大 利 、 捷 克 、 日 本 、 美 国 占 全 球 需 求 80％2015 中 国 成 为 全 球 最 大 的 光 伏 市 场 ， 光 伏 应 用 于 越 来 越 多 发 展 中 国 家2018 全 球 单 年 新 增 光 伏 安 装 量 超 100GW， 累 计 安 装 量 突 破 500GW时间线 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 420世 纪 21世 纪 头 十 年 现 在 未 来 光 伏 的 发 展 及 应 用 全 球 化 德 、 美 、 日 欧 洲 、 澳 洲 、 中 国 发 展 中 国 家 全 球时 间 轴 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 5 应 用 全 球 化 应 用 环 境 气 候 多 元 化 赤 道 地 区 ： 湿 热高 原 ： 高 辐 照高 纬 度 ： 极 寒沙 漠 ： 高 昼 夜 温 差 21世 纪 头 十 年20世 纪 现 在 未 来德 、 美 、 日 欧 洲 、 澳 洲 、 中 国 发 展 中 国 家 全 球德 国 ：海 洋 性 气 候大 陆 性 气 候美 国 加 州 ：亚 热 带 夏 干 气 候日 本 ：温 带 海 洋 性 季 风 气 候 三 国 气 候 均 相 对 温 和欧 洲 人 制 定 的 早 期 测试 标 准 相 对 较 低 北 欧 ：部 分 地 区 严 寒 气 候澳 洲 ：部 分 地 区 湿 热 气 候中 国 ：气 候 类 型 多 样气 候 条 件 趋 向 复 杂 ，严 苛 环 境 逐 渐 有 光 伏产 品 的 应 用 气 候 条 件 复 杂 ， 越 来 越 多 光 伏 组 件 应 用 于 高 温 高 湿 、酷 寒 、 高 温 差 严 苛 气 候 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 6 市 场 需 求 差 异 化 应 用 场 景 多 元 化地 面 电 站 分 布 式 屋 顶 水 面 电 站 Ø 随 着 光 伏 市 场 的 扩 张 、 产 业 化 水 平 的 提 升 ， 光 伏 组 件 的 应 用 场 景 ， 从 最 初 的 地 面 电 站 应 用 ， 到 分 布式 光 伏 屋 顶 ， 再 到 如 今 的 漂 浮 电 站 ， 应 用 场 景 越 来 越 多 元 化 。Ø 光 伏 应 用 环 境 、 应 用 场 景 越 来 越 复 杂 ， 对 组 件 生 命 周 期 内 的 稳 定 运 行 提 出 挑 战 ， 要 求 光 伏 组 件 材 料能 够 抵 御 所 应 用 场 景 、 环 境 下 的 外 界 侵 蚀 影 响 ， 持 久 稳 定 工 作 ， 为 业 主 带 来 长 期 的 收 益 。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 7 2 不同气候的案例分析1 气候环境给光伏组件带来的挑战3 高温高湿环境下的测试对比极端高温地区4 天合组件优选方案5 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 8 组 件 信 息 ： 单 晶 组 件 , 1996年 生 产 ， 相 同 材 料 设 计 ， 不 同 使 用 环 境地 点 气 候 环 境 封 装 材 料 取 样 平 均 功率 变 化 组 件 外 观 劣 化 情 况敦 煌 干 旱（ 平 均 温 度8 .7 ° C， 平 均湿 度 3 6 .7 %） 3 .2 mm压 延 玻 璃 ；3 3 %Va含 量 EVA；TPT 背 板 -1 0 .5 % 两 个 地 方 的 组 件外 观 较 好 ， 没 有明 显 黄 变 。敦 煌 的 组 件 玻 璃 有 磨 损 电 池 裂 片电 池 片 变 黑深 圳 湿 热（ 平 均 温 度2 5 .7 ° C， 平 均湿 度 7 5 .6 %） -2 3 .5 % 案 例 对 比 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 9 电池失配试验+电阻分析——实 验 环 境 ： 晴 天 ， 辐 照 量 700W/M2 短 路 正 向 通 电 短 路 正 向 通 电敦 煌 组 件 的 电 阻 几 乎 没 有 增 加 ， 深 圳 组 件 电 阻 增 加 明 显 深 圳 组 件 ： 敦 煌 组 件 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 10 地 点 气 候 环 境 劣 化 情 况印 度 湿 热（ 平 均 温 度 2 8 .1 ° C， 平 均 湿 度5 9 .4 %） 1 . 电 池 、 焊 带 腐 蚀2 . 功 率 衰 减 超 过 2 0 %热 带 临 海 湿 热（ 平 均 温 度 2 7 .3 ° C， 平 均 湿 度8 1 .7 %） 1 . 电 池 、 焊 带 腐 蚀2 . 功 率 衰 减 超 过 2 0 % 江 苏 温 和 环 境（ 平 均 温 度 1 7 .1 ° C， 平 均 湿 度7 7 .4 %） 1 0 年 功 率 衰 减 6 .3 %. 其 他 典 型 案 例 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 11 失 效 机 理 分 析 — — 高 温 高 湿1. 空 气 中 的 水 汽 和 氧 气 透 过 背 板 进 入 组 件 内 部 ， 并 且 高 温 会 加 剧 渗 透 。2. 进 入 组 件 内 部 的 水 汽 ， 氧 气 与 EVA， 焊 带 ， 银 浆 等 发 生 反 应 。3. EVA释 放 的 醋 酸 可 能 腐 蚀 金 属 部 件 ， 导 致 EL下 电 池 片 焊 带 处 发 黑 ， 功 率 衰 减 过 大 。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 12 1 气候环境给光伏组件带来的挑战极端高温地区4 天合组件优选方案53 高温高湿环境下的测试对比2 不同气候的案例分析 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 13 Ø 在 高 温 高 湿 地 区 ， 推 荐 使 用 零 水 透 的 双 玻 组 件Ø 双 玻 组 件 具 有 诸 多 性 能 优 势 ， 尤 其 是 在 可 靠 性 方 面 。 双 层 玻 璃 结 构 ， 可 以 隔 离 大 多 数 的 自 然 界 老 化 因子 ， 因 此 在 高 温 高 湿 地 区 ， 双 玻 组 件 是 首 选 。 在 高 温 高 湿 地 区 ， 双 玻 组 件 可 以 完 全 隔 绝 背 面 水 汽 和 氧气 进 入 ， 从 而 从 根 源 上 杜 绝 了 EVA水 解 ， 电 池 片 金 属 材 料 的 腐 蚀 。高 温 高 湿 地 区 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 14 通 过 以 下 实 验 比 较 ， 可 以 观 察 到 ， 双 玻 组 件 在 湿 热 环 境 下 ， 衰 减 明 显 优 于 普 通 背 板 组 件 。 现 在 光 伏 组件 的 应 用 场 景 越 来 越 多 元 化 ， 比 如 热 带 海 岛 离 网 系 统 、 水 面 浮 筒 、 渔 光 互 补 系 统 等 ， 组 件 都 需 要 面 对 湿 热环 境 的 考 验 ， 这 时 候 双 玻 就 成 了 最 佳 的 选 择 。高 温 高 湿 地 区 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 15 高 温 高 湿 地 区 DH2500， 功 率衰 减 约 6% 热 带 临 海 组 件 ， 功 率衰 减 超 过 20% © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 1616 高 温 高 湿 地 区 — — 背 板 的 表 现多 年 前 ， 天 合 在 海 南 琼 海 设 置 了 一 个 观 测 场 地 ， 将 行 业 中 使 用 的 各 种 类 型 背 板 及 其 层 压 件 都 放 到 了 当地 气 候 环 境 下 ， 经 过 多 年 的 数 据 追 踪 。 不 同 结 构 之 间 的 背 板 表 现 略 有 差 异 ， 多 数 背 板 衰 减 率 极 低 ， 少 数 背板 出 现 了 较 大 的 性 能 衰 减 。琼 海 属 热 带 季 风 气 候 ， 受 季 风 影 响 大 ， 光 照 充 足 ， 高 温 多 雨 ， 旱 季 和 雨 季 分 明 。合 格 的 背 板 虽 然 自 身 没 有 问 题 ， 但 是 不 能 阻 止 水 汽 透 过 背 板 ， 破 坏 内 部 电 池 片 。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 17 1 气候环境给光伏组件带来的挑战天合组件优选方案52 不同气候的案例分析极端高温地区43 高温高湿环境下的测试对比 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 18 极 高 温 地 区Ø 中 东 光 伏 市 场 兴 起Ø 以 阿 拉 伯 联 合 酋 长 国 为 例 ， 其 属 热 带 沙 漠 气 候 ，夏 季 炎 热 干 燥 （ 5～ 10月 ） ， 气 温 40.6～48.2℃ ， 2018年 最 高 温 度 达 到 51.5℃Ø 光 伏 组 件 在 工 作 时 ， 非 常 容 易 达 到 70℃ 甚 至 是80℃ 。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 19 极 高 温 地 区Ø 组 件 在 极 高 温 地 区 使 用 需 关 注 的 几 个 方 面 ：1. 组 件 的 安 装 、 通 风 方 式 ；2. 组 件 接 线 盒 结 温 及 RTI；3. 组 件 封 装 材 料 的 散 热 能 力 及 耐 热 斑 能 力 ；4. 正 午 清 洗 组 件 时 的 温 差 带 来 的 玻 璃 爆 裂 问 题 。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 20 ① 双玻的热阻略低于普通组件的热阻，热阻越小，导热越好。② 玻璃的热扩散系数显著高于背板。热扩散系数（α=λ/ρC）越大，组件内部的热扩散越快，组件温度均匀性好。组件在户外使用，其散热属于非稳态的导热过程，组件的温度不仅取决于导热性能，还与热扩散能力相关。材料 导热系数(W/m•K) 厚度（mm） 热阻 R(m2•K/W)玻璃 1.04 2.5 0.0024 背板 0.14 0.3 0.0021 玻璃 1.04 3.2 0.0037材料 导热系数λ (W/m•K) 密度ρ（g/cm 3） 比热容C(KJ/Kg/K) 热扩散系数α（m2/s）玻璃 1.04 2.35 0.75 0.59背板 0.14 1.37 2.2 0.046 极 高 温 地 区 — — 双 玻 优 异 的 温 度 均 匀 性 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 21 Ø TUV对天合盐城双玻项目做验收中进行了双玻红外扫描测量，温差很均匀，温度差异均小于15度；优于于常规组件的情况。Ø 均匀的温度也可以减少失配和热斑，带来更多的发电量 示 例 图 片 ， 非 项 目 现 场 极 高 温 地 区 — — 双 玻 优 异 的 温 度 均 匀 性 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 22 2019 Trina Sol r. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 22 组件的温度变化，与热阻，热容及质量相关，双玻组件热明显优于普通组件，相同环境条件下，双玻的最大温度变化速率仅约普通组件的组件快速升降温测试，结果表明： TS 3000后，双玻组件功率衰减仅是普通组件的约1/4 1/2 采用相同厂家的电池，制作双玻和普通背板组件，进行加严的耐高低温冲击性能（TS测试，-40℃~100℃ ）除此外，玻璃本身的耐温度冲击测试可达到200℃极 高 温 地 区 — — 双 玻 优 异 的 耐 热 冲 击 性 能 实 证 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 23 2019 Trina Sol r. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 23 极 高 温 地 区 — — 天 合 光 能 在 迪 拜 8MW双 玻 组 件 项 目Ø 2015年左右，天合为迪拜的一个高端别墅区提供了约8MW双玻组件，用于建设停车棚和别墅阳台的遮阳棚。Ø 目前组件运行状态非常良好，实证了双玻组件在极高温地区的适应能力。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 24 1 气候环境给光伏组件带来的挑战2 不同气候的案例分析3 高温高湿环境下的测试对比极端高温地区4 天合组件优选方案5 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 25 双 玻 结 构 的 可 靠 性 优 势双 玻 结 构 的 对 称 性更 好 地 保 护 电 池解 决 运 输 或 安 装 不 当 导 致 的 隐 裂 问 题 双 玻 组 件 的 优 异 阻 隔 性更 好 地 阻 隔 水 汽 、 氧 气 ， 保 护 电 池延 长 组 件 使 用 寿 命 双 玻 结 构 的 优 异 防 火 性Class A防 火 等 级 上玻璃下玻璃 EVA双 玻 组 件中 性 层 与 电 池 片 重 合中 性 轴 横 截 面 对 称 轴 纵 向 横 截 面中 性 层 双 玻 组 件玻 璃 具 有 更 高 的 熔 点 ， 耐 高 温背 板 组 件背 板 高 分 子 材 料 ， 阻 燃 性 能 差通 常 Class C防 火 等 级背 板 组 件H2O双 玻 组 件 H2O H2O背 板 透 气 ， 水 汽 从 电 池 片 间 隙 往 电 池 中 心渗 透 ， 6个 月 后 电 池 中 心 试 纸 已 明 显 变 色 。双 玻 组 件 边 缘 为 水 汽 通 道 ， 30个 月 后 仅 四周 渗 入 约 6cm左 右 。 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 26 2019 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 2 应 用 场 景 全 面 覆 盖 农 业 大 棚 水 上 漂 浮 高 速 隔 音 墙渔 光 互 补 湿 热 地 区干 热 地 区温 和 地 区 寒 冷 地 区应 用 多 样 性 气 候 适 应 性 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 27© 2019 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 全 球 平 均 度 电 成 本全 球 市 场 对 光 伏 项 目 LCOE的 持 续 降 低 提 出 更 高 要 求 Ø 2009-2018年 全 球 光 伏 项 目 平 均 度 电 成 本 从 0.32$/KWh降 到 0.04$/KWh， 并 呈 持 续 降 低 趋 势 。Ø 竞 价 模 式 在 全 球 逐 步 普 及 ， 对 光 伏 项 目 LCOE的 持 续 降 低 提 出 更 高 要 求 。 $/MWh 来 源 ： 彭 博 新 能 源 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 28 双 面 、 MBB、 切 半 技 术 均 可 实 现 降 低 LCOE， 其 中 双 面 技 术 LCOE降 低 达 到 2.4% 双 面 双 玻 的 LCOE优 势 -0.70%-1.20%-2.40% 组 件 技 术 带 来 的 LCOE差 异 双面 © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 29 2019 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 2 天 合 高 可 靠 天 鳌 双 核 组 件 技 术 路 线 双 玻2012 基 础 双 玻 开 发2年研 发 3倍IEC标 准 可 靠 性 99.5%+产 业 化 良 率阻 隔 水 汽 ， 优 异 的 耐 候 性30年 的 质 保 MBB切 半 双 面 双 玻 +Trinapro2018 产 品 +技 术 叠 加 +产 线 自 动 化 +跟 踪 支 架 一 体 化 解 决 方 案天 鳌 双 核高 效 高 发 电 量切 半 跟 踪MBB 双 面发 电 量 增 益 3%~30%切 半 MBB2015~2017 高 效 技 术高 效 高 发 电 量 技 术 开 发 量 产切 半 MBB 大 硅 片 N型Perc 大 硅 片 + 切 半 + MBB + 双 玻WireMBB Solar Cell GlassEVA © 2017 Trina Solar. All rights reserved. CONFIDENTIAL. 30