2016年左右，在全球范圍內(nèi)一批光伏電站使用的組件陸續(xù)出現(xiàn)背板開裂問(wèn)題，規(guī)模在GW級(jí)別。究其原因，這些組件都使用了3A背板。
作為始作俑者，Isovolta——這家奧地利老牌材料制造商卻在2017年左右悄然無(wú)息的退出了光伏行業(yè)，業(yè)主只能將索賠目標(biāo)轉(zhuǎn)向了當(dāng)年使用3A背板的組件企業(yè)。
背板作為組件結(jié)構(gòu)中最外層的“守護(hù)者”，在保障組件可靠性、穩(wěn)定性中發(fā)揮著極其重要的作用。作為一家老牌背板企業(yè)，Isovolta當(dāng)年是出于什么目的研發(fā)了3A背板，卻又為何在這一“創(chuàng)新”產(chǎn)品上馬失前蹄，犯下如此嚴(yán)重的錯(cuò)誤？
這或許將帶給光伏行業(yè)一定的思考與警醒。
短暫的出場(chǎng)
3A背板在短暫地市場(chǎng)上掀起一陣追捧后，又迅速退了場(chǎng)，只給行業(yè)留下了一堆“爛攤子”。
3A即指PA/PA/PA聚酰胺，俗稱尼龍材料，最早由元老級(jí)背板公司——奧地利企業(yè)伊索沃爾塔（Isovolta）于2009年左右推向市場(chǎng)，因?yàn)榈土膬r(jià)格受到很多組件大廠的青睞，據(jù)光伏們了解當(dāng)時(shí)排名前列的幾家一線組件企業(yè)在其產(chǎn)品中大量使用了該背板材料。
追溯Isovolta嘗試3A背板的初衷，主要著眼點(diǎn)是出于成本的考量。3A背板出現(xiàn)于組件價(jià)格高企的十年前，在當(dāng)時(shí)動(dòng)輒十幾元一瓦的組件價(jià)格面前，對(duì)降本的需求尤為迫切。任何可以大幅度降低成本的方法都可以成為焦點(diǎn)。而相比傳統(tǒng)以氟膜為基礎(chǔ)的復(fù)合型背板而言，3A背板的價(jià)格相對(duì)低廉。
但從2016年開始，當(dāng)年使用3A背板的一批組件開始出現(xiàn)大面積背板開裂問(wèn)題，如我國(guó)西部某20MW光伏電站，在安裝一年后PA聚酰胺背板表面已經(jīng)出現(xiàn)大量微裂紋，投運(yùn)四年后（即2016年）背板開裂比例已經(jīng)超過(guò)40%。這并不是個(gè)例，更多出口到歐美地區(qū)的3A背板組件不約而同地出現(xiàn)了開裂問(wèn)題，嚴(yán)重影響了電站投資回報(bào)，而業(yè)主的投訴索賠也給相關(guān)組件企業(yè)帶來(lái)了直接的經(jīng)濟(jì)損失。
3A背板/意大利/使用5年
3A背板/我國(guó)西部/使用4年
如今，3A背板已經(jīng)從市場(chǎng)上消失，Isovolta也已退出光伏行業(yè)，但當(dāng)年遺留下來(lái)的數(shù)GW組件帶來(lái)的損失和影響仍在持續(xù)擴(kuò)大。據(jù)知情人李華（化名）透露，目前出現(xiàn)問(wèn)題的3A背板組件，一部分問(wèn)題比較嚴(yán)重的組件基本直接報(bào)廢了，還有一些不太嚴(yán)重的可以采取修補(bǔ)的方式，如在開裂處直接貼上耐候型膠帶，但這種膠帶的價(jià)格相當(dāng)高，基本上是背板單價(jià)的好幾倍。
3A背板做錯(cuò)了什么？
短短幾年時(shí)間，3A背板就陸續(xù)出現(xiàn)了背板開裂問(wèn)題，且隨著時(shí)間的推移，這種影響還在持續(xù)擴(kuò)大。即便作為一種創(chuàng)新材料，也需要通過(guò)相關(guān)認(rèn)證之后才能推向市場(chǎng)。當(dāng)年這家背板企業(yè)為何在最看重可靠性的組件外層材料上如此馬虎？
李華介紹說(shuō)，“Isovolta推出的3A背板中，‘A’選用的是尼龍12，而尼龍12實(shí)際上是一款適用戶外使用環(huán)境、耐候性能非常優(yōu)異的材料，從材料端分析是不應(yīng)該出現(xiàn)這些問(wèn)題的。有一些研究文獻(xiàn)認(rèn)為，導(dǎo)致開裂問(wèn)題的原因可能是3A背板中加了玻璃纖維，因?yàn)楸嘲彘_裂的方向和玻璃纖維方向一致，所以有說(shuō)法認(rèn)為開裂是由于玻璃纖維刺破背板外層引起的。”
另外一位了解背板的人士王明（化名）認(rèn)為，“3A背板當(dāng)時(shí)肯定也進(jìn)行了IEC的測(cè)試，但是光伏組件戶外條件與實(shí)驗(yàn)室模擬不一樣，3A材料背板在戶外長(zhǎng)時(shí)間下發(fā)生水解、粉化，對(duì)里層的保護(hù)性變差，另外絕緣性也變差了，水汽透進(jìn)去對(duì)電池片造成腐蝕，衰減比較厲害。”
這一說(shuō)法也得到了背板行業(yè)資深從業(yè)者劉雪（化名）的驗(yàn)證，最初3A背板貌似是能通過(guò)IEC的標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)際上當(dāng)年IEC的標(biāo)準(zhǔn)是非常低的，3A背板在沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分測(cè)試的情況下就推向了市場(chǎng)，果然在幾年后就出現(xiàn)了很大的問(wèn)題。劉雪強(qiáng)調(diào)，“背板材料在推出市場(chǎng)前一定要經(jīng)過(guò)充分的測(cè)試和實(shí)際驗(yàn)證，以保障光伏組件的長(zhǎng)期可靠性。”
筆者在查詢資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，阿特斯在一篇關(guān)于聚酰胺背板老化性能及機(jī)理研究的論文中總結(jié)道，濕熱老化和加速濕熱老化使得聚酰胺趨于結(jié)晶以及聚酰胺和玻璃纖維界面作用減弱，紫外輻射老化主要導(dǎo)致酰胺鍵斷開，分子結(jié)構(gòu)破壞。從背板機(jī)械性能、黃度指數(shù)及背板表面形貌的變化速率看出，紫外輻照對(duì)聚酰胺背板的影響比較大，而當(dāng)該類型的背板用于紫外輻照比較強(qiáng)的地方，其風(fēng)險(xiǎn)也較傳統(tǒng)含氟背板大。
一位專攻于背板技術(shù)的行業(yè)人士表示，3A背板本身無(wú)法通過(guò)最基本的材料測(cè)試。雙85濕熱1000小時(shí)、PCT48小時(shí)，亦或是濕凍HF10、冷熱循環(huán)TC50，3A背板都會(huì)發(fā)生失效。另外，3A背板的水汽透過(guò)率在4克/天/平米左右，其與EVA的粘合力低于40N/Cm，如此差的性能和數(shù)據(jù)在戶外失效是必然的。
雖然通過(guò)了IEC認(rèn)證，但在后續(xù)的常規(guī)材料評(píng)估測(cè)試中，3A背板頻出問(wèn)題，也就是說(shuō)它是不能通過(guò)正常的材料測(cè)試的，那么當(dāng)年是如何大量導(dǎo)入一線組件企業(yè)的？顯然，沒(méi)有人能解答這個(gè)問(wèn)題。“我估計(jì)，Isovolta應(yīng)該最了解問(wèn)題出在哪里，但是他們不敢直面也不討論這個(gè)問(wèn)題，而是選擇退出市場(chǎng)”，李華表示，最公正的建議是希望組件公司實(shí)事求是，按照一樣的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，讓測(cè)試數(shù)據(jù)說(shuō)話，孰優(yōu)孰劣一目了然。
事實(shí)上，除了3A背板，目前還發(fā)現(xiàn)Toyal、Coveme等其他類型背板也有開裂問(wèn)題的出現(xiàn)。光伏組件需要長(zhǎng)期暴露在戶外自然環(huán)境中，紫外光線、水汽、鹽霧、風(fēng)沙、高低溫、化學(xué)物質(zhì)等外部環(huán)境因素都給組件的長(zhǎng)期可靠性帶來(lái)了挑戰(zhàn)，背板作為組件最外面的保護(hù)層，重要性不言而喻。
背板材料是光伏組件的關(guān)鍵材料，隨著光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步，仍然需要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展。
“但是對(duì)于背板材料的改進(jìn)和創(chuàng)新，需要進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)測(cè)試和評(píng)估，不僅要對(duì)采用背板的組件通過(guò)IEC或多倍IEC評(píng)估，更重要的是對(duì)背板本身要通過(guò)全面測(cè)試”，上述人士認(rèn)為，新材料的引入和評(píng)估，要秉承科學(xué)的態(tài)度，加強(qiáng)測(cè)試，用全面的技術(shù)數(shù)據(jù)來(lái)客觀評(píng)判，性能數(shù)據(jù)有問(wèn)題的背板有很高的概率發(fā)生戶外失效。鼓勵(lì)創(chuàng)新，但前提是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、有?zé)任的創(chuàng)新。
隨著平價(jià)上網(wǎng)的呼聲愈發(fā)高漲，降低產(chǎn)品成本勢(shì)在必行，但需要強(qiáng)調(diào)的是，降低成本絕不能以犧牲質(zhì)量為代價(jià)，以免重蹈3A背板的覆轍。
