光伏组件背板户外失效分析及应用

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1、材料是关键™光伏组件背板户外失效分析与应用杜邦光伏解决方案2014年9月4日Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.组件材料需要长期耐受各类环境应力紫外线高温玻璃冷热应力机械载荷内部电场EVA封装胶膜电池片EVA封装胶膜背板接线盒物理磨损紫外线湿气大气污染物•背板为组件提供外层绝缘保护，同时阻隔水汽对组件内部材料的腐蚀•背板直接暴露在空气中，需要长期耐受紫外线/高温/冷热应力/机械磨损Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.2气候环境和应用对组件材料性能的要求中国地缘辽阔，气候

2、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

3、料的耐热和耐火性能。Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.3材料户外老化影响组件功率衰减功率P与短路电流I密切相关maxsc短路电流I下降:封装材料发黄﹑玻璃脏污﹑脱层和光致衰减sc大部分研究都报道了发黄和脱层现象Jordanetal.,“DegradationRates–AnAnalyticalReview”,ProgressinPV,2011Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.4杜邦在全球开展户外组件研究项目杜邦AlexBradley博士在2011年，杜邦启动一

4、项全球性的光伏组件研究，涵盖不同地区及气候范围Operatingon3continents。研究重点Collectingdataonmodulesspanningover30years为可靠性与其它影响组件完整性的问题。Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.5背板材料和组件失效模式背板失效组件失效潜在影响可靠性与EVA或人员损伤接线盒脱层功率层间脱层影响销售时间耐久性开裂品牌受损功率时间发黄质保索赔安全绝缘失效增加投资成本Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.6不同背板户外

5、失效类型PolyethlenePVDFPETFEVE聚乙烯背板偏氟乙烯背板聚酯背板氟涂料背板断层和开裂黄变黄变、开裂和脱层开裂脱层与燃烧热斑处起泡黄变起泡和开裂户外老化21年户外老化2年户外老化12年户外老化4年<4年户外欧洲美国沙漠地区日本欧洲中国/美国PET背板材料开裂•运行4年•户外共2.3MW•在大约5,000块组件发现背板材料开裂•一些组件未通过湿漏电测试Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.8PET背板外层黄变以及开裂傅里叶变换红外光谱(FTIR)美国亚利桑那州，9块PET背板组件，使用6年表观感

6、觉有严重黄变和脆化FTIR显示材料出现降解.提示:这些户外结果与加速老化结果相一致11-42%的功率损失**“I–Vcurvesandvisualinspectionof250PVmodulesdeployedover2yearsinTucson”Kopp,E.S.;Lonij,V.P.;Brooks,A.E.;Hidalgo-Gonzalez,P.L.;Cronin,A.D.PhotovoltaicSpecialistsConference(PVSC),201238thIEEE9PVDF背板材料内层发黄组件背板内层观测到发黄现象:4个国家(比

7、利时，西班牙，美国和德国)组件户外使用时间少于5年5个不同的组件生产商“...我们不会推荐任何组件厂商，如果它的组件采用的背板材料有过发黄的先例.”PVDF背板材料内层在户外2年后发黄FelixHolz德意志银行(2013年10月)Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.10EVA封装材料发黄*海南户外23年•正面EVA中紫外吸收剂消耗明显*户外23年晶硅组件分析：董娴、沈辉、中山大学太阳能系统研究所11Copyright©DuPont2014.Allrightsreserved.热斑导致PVDF背板材料熔化开

8、裂西班牙以色列西班牙Copyright©DuPont2014.Allrightsreserve