光伏行业不断推进原材料失效分析论证模式

        近十年来，我国光伏产业发展迅速，经历了大起大落。2016年光伏补贴减少后，光伏产业急需降低成本，提高效率。在组件和电池技术创新的挑战下，继续扩大产能、提高产量已成为光伏企业的选择。然而，在此期间，大量未经第三方检测的原材料被引入光伏发电厂。随着室外使用时间的推移，许多部件在5年内出现了严重的故障甚至是发生了材料失效，如功率衰减大、背板发黄、开裂等，严重影响了电站的投资回报。其中，背板作为构件保护材料的外层，其耐久性与系统的长期可靠性有关。近年来，聚偏氟乙烯（PVDF）片材出现了大规模的开裂现象，而聚偏氟乙烯（PVDF）片材出现了黄色，成为业界的一个警醒。

        本文希望通过对典型构件的材料检测和材料失效分析图像的研究，通过大量的室外和实验室对比研究，介绍一种更合理的实验室加速老化试验方法，更好地反映构件暴露在室外的环境。强调和识别材料的差异，为零部件和背板材料的选择、金融和保险业投资回报率的评估提供参考和依据。

        一、更科学地计算发电站成本：电力成本（LCoE）

        目前，光伏发电行业通常使用安装成本或每瓦成本（美元/瓦）来衡量光伏发电厂的投资成本，但每瓦成本标准仅反映光伏组件初始发电效率的购买价格，并不反映整个光伏系统的整个生命周期。总成本。因此，每瓦的成本实际上是有限的。它忽略了光伏系统的质量和使用过程中的故障，严重影响了光伏投资的回报。鉴于每瓦成本的局限性，行业专家开始提倡光伏系统（LCOE）的成本和成本来衡量光伏系统的性能和效益。电力成本（LCOE）提供更准确的成本和现金流计算，反映真实的系统性能，准确评估光伏发电厂的投资回报，帮助电厂运营商更经济有效地衡量系统成本和盈利能力。

从电力成本的角度看，光伏系统运行时间越长，电力成本越低，投资回报率越高。据估计，一个只能运行10年的光伏系统的成本是一个能运行25年的光伏系统的两倍。近年来，大量未经测试的材料的使用导致了大量的系统效率下降和部件故障问题，导致了电力成本的增加和投资回报的降低。因此，电站的长期可靠性应比只关注部件的初始成本更为关注和重视。

        第二，当前第三方检测的局限性和户外研究的必要性

        研究表明，与未经第三方检测的材料相比，用于长期室外实验室检测的背衬材料的初始信贷成本小于1%。延长使用寿命的经济效益远远超过使用高质量材料的成本。因此，在光伏组件质量参差不齐的情况下，特别重要的是光伏系统的组件材料没有经过室外试验。然而，目前材料检测还存在许多局限性。首先，目前的材料失效分析仅用于评估部件设计的初始可靠性，而不考虑耐久性和使用寿命，这使得投资者往往无法正确评估部件和电站的使用寿命。其次，目前的认证测试大多是单一压力测试和对金属材料进行金属材料检测。不能显示出整体性和协同性，使组件没有得到充分的测试；另外，在目前的组件认证测试中，单个组件只需要通过老化测试，而且大多数测试都是在非通电状态下进行的；一些更重要的测试，如紫外线和沙粒磨损。作为一个组件，其包装系统需要提供绝缘保护。组件本身需要承受各种外部环境应力，以进行长期的化学和物理老化，组件的内部电池和电路材料也需要承受机械应力和内部电场。与水分、氧气和迁移到组件中的离子相互作用的电化学腐蚀。

        以背板为例，背板作为光伏组件的重要材料，为组件提供绝缘、阻挡、耐候性等，是太阳能电池、包装材料和外界的必要屏障，需要长期承受上述组件的应力。IME。然而，由于目前认证测试的局限性，无法对光伏背板的长期性能进行评估，使得光伏组件的长期可靠性成为一个难以解决的问题。因此，有必要开展户外试验研究和光伏组价系列化老化试验。

        三、光伏电站材料失效分析

        2011年，杜邦公司开展了一项涵盖不同地区和气候范围的全球光伏组件研究。本研究的重点是光伏电站元件的可靠性及其他影响元件完整性的因素。截至2015年底，杜邦户外组件测试研究已在北美、欧洲和亚洲测试了60多个光伏项目，包括安装时间为0-30年的光伏项目，覆盖了45多个组件制造商的产品。从测试结果来看，未检测到外观故障的部件占59%，这意味着41%的部件存在一定的外观故障问题。其中，电池占24%，其次是背板，占9%。在光伏组件中，电池和底板是两个最重要的因素。

在出现背板外观故障的部件中，根据材料类型进行分类。其中，聚偏氟乙烯材料失效率最高，达58%，其次是PET和FEVE，分别占30%和11%。未经室外性能验证的材料将对部件的失效产生重大影响。这些部件的故障将从三个方面影响电站。一是造成严重的功率衰减，大大降低了光伏发电厂的可靠性。第二，未经第三方检测的材料也会加速光伏组件的功率衰减，降低组件的耐久性。第三，由于没有材料失效分析资料，部件的安全性成为一个问题，增加了电站的运行风险和投资风险。