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肖蓓
大中华区高级编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

电站建设背后:隐裂的材料风险(二)

  • 2013年11月01日
  • 作者: 肖蓓
    肖蓓

    肖蓓

    大中华区高级编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

    肖蓓于2012年2月加入PV-Tech,担任驻大中华区编辑。肖蓓毕业于湖南商学院,并获得了传媒广告专业文学学士学位。曾就职于中国家族传媒集团《家族商业评论》,2010年加入大美国际资讯《光伏信息》报,先后负责中国华南、华东片区的新闻报道工作,多次策划并报道行业热点新闻,两年期间发表10多篇光伏产业新闻专题及30多篇深度新闻专题,共计逾25万字。其精华新闻报道收录于其个人博客,截至目前已受到业内近万人点击交流。在此期间,肖蓓走访了广东、湖南、成都、湖北、江苏、上海、陕西等地60多家光伏企业,涉及多晶硅、太阳能电池、组件、系统集成、设备、认证等领域,同时与广东、湖南、上海太阳能协会及科研院所专家保持着友好交流。肖蓓关注太阳能行业的新闻与未来走向,看好光伏产业并打算长期关注其发展。

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组件的黄变,跟一个关键的封装材料---背板,有密切关系,黄变组件前后对比

组件的黄变,跟一个关键的封装材料---背板,有密切关系,黄变组件前后对比

怎样的标准与测试更具意义?

业内关于上述哪一类背板产品性能最优虽有一定界定,但这个界定目前正逐渐变得含糊,每一类背板都有生产商,都有其拥护者,都试图说服客户相信并使用他们的产品,由于没有标准及公认统一测试,为所有背板产品提供了发展的温床。

根据户外环境的实际情况,对背板大致形成了六个方面的测试需求:紫外、温度、湿气、环境腐蚀、电气绝缘以及物理保护。据了解,目前国际标准停留在几年前的阶段,跟不上当前对背板的要求,背板的测试多与组件测试放在一起进行,现在针对背板的标准是IEC61730,而测试中只做局部放电测试。

为了体现品牌背板的性能优势,市场上出现了各种单项测试、强化测试等。“业内也有认证机构的测试,但测试方法不统一,过分宣传单一性能指标;新背板公司不断推出产品,但具有长期室外使用经历的背板只有1-2种。目前Krempel公司在领导IEC背板规范制定。”肯博吴立告诉《PV-Tech PRO》,对于背板标准的制定不是一家在期待,但这个过程因为涉及到各方利益而显得漫长且难产。

“有些新进入公司通过几倍IEC的测试认证来强调自身产品的优势,关键是,这些认证是否有意义?有些称为加速老化试验,以PCT60-90hr(121℃/100%/2atm)条件为例,121℃并非户外老化机理,堪称破坏性测试。测试的目的不是为了在极端单项条件下破坏产品,而是在接近户外与模拟实际使用环境的情况条件下进行测设,才符合寿命老化测试要求,这是现在认证测试中所缺的重要一环。”杜邦(中国)研发技术中心服务经理付波博士指出,“现在的背板认证测试对湿热老化要求过度而紫外老化标准过低,而背板的湿热时间不需要这么长,1000小时已经足够,美国NREL实验室对此进行过模型研究。”

付波表示,“未来背板测试标准有如下一些发展趋势:1)长期光热老化测试,如一般沙漠条件下背板25年会接受275 kWh/m2紫外曝晒,而一般温和环境也达到171 kWh/m2,这类测试能更好的检测出一些不耐紫外光热老化的材料,暴露其黄变开裂的潜在风险;2)综合老化测试,对背板材料同时进行紫外与温湿度多应力老化,更接近户外实际老化过程,使材料老化不光停留在材料表面;3)序列老化测试,如组件背面的紫外曝晒再冷热循环,可以更好模拟背板在户外老化后耐受昼夜和季节温差变化所产生应力的影响;4)应用环境加项测试,如落砂磨损(西部电站),耐化学品腐蚀(沿海环境,牲畜大棚,工业城市等)。”

在苏州赛伍应用技术有限公司总经理吴小平看来,目前的背板测试不仅为背板企业提供了温床也为组件厂找到了借口:“由于缺乏对材料可靠性原理的认知和创新能力,只要背板能通过测试标准,那么组件厂就有了不需要被追究的理由而大胆使用危险的背板,但目前的测试方法是不完备的。有机物工业材料的可靠性分析和判断,历来难以用一种固化了的测试方法作决定性的判断,应该是‘测试结构+从分子结构和交联体系的理论分析+实绩’这三位一体的综合方式作出全面的分析和判断。”吴小平表示目前赛伍参与了背板国标的制定,预计国标将于2013年年底可以出来。

另外,现在的IEC认证测试缺少紫外老化和耐候性测试,比如IEC认证测试的紫外剂量只相当于户外70天内的曝晒,同时也未要求对组件背面做紫外测试。为了尽快解决这一问题,目前肯博、杜邦等材料供应商正在就背板商讨更新IEC标准,但IEC标准的更新制定需要一个时间过程,在这个过程中需要企业自觉。

技术路线决定成本

因为无统一标准以及混乱测试,光伏背板成为众多被外资垄断的高端材料中,率先被国产军团撕开一个缺口的环节,这个撕开的口为氟涂层背板。因为国产化,最近几年市场竞争走向了“百家争鸣”的局面,既有国际一流材料供应商,同时中国国内也涌现出了大大小小几十家背板公司。

所有公司生产的背板,其选用的材料及结构都有差异,使得市场上充斥着各种背板产品。这样的结果直接导致背板市场逐渐变得混乱,最突出表现为价格的混乱,据了解国内的背板厂家价格混战非常剧烈,价格从10 RMB/㎡到50 RMB/㎡不等。其次,质量参差不齐,背板虽然被打开了缺口,但真正意义上背板的关键材料核心技术门槛高,并不是所有企业都能掌握,且大部分为国际材料供应商垄断。

为什么有些价格低有些价格高?

技术路线决定成本,每一种类型的背板都有价格差别,比如第一类以氟膜为基础的背板价格最高,比PET背板价格高出10-15%,且每一同类型背板中价格也不一样,而氟涂层背板价格又相对较低,有些新型材料还处于试验阶段也被使用。三种类型的背板将价格区分为三个等级,而每个等级之间也有价格差异,这样一来,成本的差距被拉大。在成本压力下最近一年氟膜背板价格也出现大幅下降,许多制造厂家采用的方法是降低膜厚,有些减膜出现在不合理范畴内,对背板质量产生很大影响。

“即便我们不赚钱也做不到氟涂层背板的价格。”来自第一类背板企业均表示正承受市场价格压力。面对市场环境处于成本当道又低迷的窘况,杜邦表示对保护组件关键材料的质量仍不容忽视,且全球的光伏产业参与者都应该对此有所警觉,因为质量将是决定光伏产业是否有可持续发展的关键因素。除了受到价格冲击,近年来多家公司开始尝试使用其它氟材料薄膜来替代PVF膜,如聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯与三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)以及国产氟膜等这些增大了背板公司的选择空间。

“我不赞同以减法的方式降低成本,现在整个行业都在竞赛减法,‘白色家电化’趋势是一个恶性循环。”赛伍吴小平表示,应以技术革新实现降本,并提到赛伍开发的Flursoskin®技术(氟皮膜®),对KPE进行产品升级,通过用氟皮膜解决E膜的劣势来实现产品质量提升及成本降低,回归双面含氟复合型背板KPF。吴小平向《PV-Tech PRO》介绍,E膜是赛伍公司2010年首创技术并获得专利,其KPE背板第一家使用于天合光能,此后其他背板公司开始跟进。但在使用中发现了问题,E膜是软化点只有90来℃、120来℃熔点的热塑性聚乙烯类薄膜,存在隐患,首先是其热塑性,在组件层压时易产生收缩力,使电池片应力积蓄;其次耐紫外性差、易老化后粉化导致耐局放失效,同时E膜还是隔热材料,背板除了基本功能外,需要散热,这些都使E膜无法长期承担保护及使用的角色,需要改进。他表示,KPF是未来背板的一个趋势,将开创One KPF时代,回归简单化的高可靠性。

国产背板中除了赛伍、海优威等,近期国内还有一家江苏金瑞晨新材料公司开始了背板的生产,其FPE背膜日前通过CPVT(国家光伏质检中心)测试试验,据了解金瑞晨背板定位为以氟材料为基础的复合型背板,采用日本吴羽化学(KUREHA)的PVDF材料作为含氟耐候层,吴羽化学PVDF材料有近30年应用历史。

Lux Research市场调研公司表示,目前晶硅组件的材料需求是最大的市场机遇,预计其在2018年可增至238亿美元。诸如背板、非EVA封装、金属涂料和组件玻璃的防反射涂层等材料则具有创新机遇并且是产品使用质量的基石。正是这种市场机遇吸引越来越多材料供应商,如富士胶片等也进入了太阳能产业,新进入者将进一步搅动这个细分供应链产业市场,需要引起下游组件厂商及电站运营商的注意。

(责任编辑:肖蓓)

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