光伏组件在不同气候环境下竟产生“惊人变化”

原地区：组件背板外层脆化剥落

西藏是中国太阳辐射能最多的地方，阳光直射比例大，年际变化小，大部分地区年日照时间达3100～3400小时。以拉萨地区为例，年太阳辐照剂量达7600MJ/m2，组件正面年紫外辐照剂量超过100kWh/m2。该地区组件的典型外观失效主要表现为封装材料变色、栅线变色、背板黄变脆化和剥落。图4是在西藏使用9年的组件，该组件使用的背板材料由空气面向内依次为：白色聚酯PET/透明聚酯PET/粘接E层。该组件背板内层严重发黄，在电池片间隙位置，由于背板内外两层都受到紫外照射，背板外层白色聚酯PET层几乎全部剥落。

图4在西藏使用9年组件的聚酯背板内层黄变、外层开裂剥落

热带、亚热带地区：电池焊带被腐蚀

海南是我国典型的热带湿热气候地区，年平均气温22~27℃，年平均湿度超过80%。湿热气候地区具有高温、高湿和强紫外等环境特点，对组件中的电池栅线、焊带、EVA、背板等材料有显著影响，在海南使用的光伏组件普遍存在电池栅线和焊带腐蚀、封装材料变色等问题(如图5)，该电站由多个4块组件的独立系统组成，其系统无一例外存在电池片、银栅线和焊带腐蚀问题，户外功率测试设备已测不出电流和组件剩余功率。

图5海南使用15年（安装19年）双玻组件电池腐蚀和封装材料黄变明显

另外，从电池片间隙可看到，封装材料EVA黄变严重；部分区域还存在电池片和封装材料脱层现象，在接线盒部位由于水汽通过背面玻璃打孔处导致封装材料严重脱层。这些双玻组件使用铝边框封边，仍不能阻止水汽进入组件及封装材料的老化和电池部件的腐蚀。

沿海地区：组件出现起泡脱层现象

沿海地区尤其是在近海和易积水的滩涂地区，空气湿度较大，年均超过70%。水汽和盐雾腐蚀是主要的环境老化因素。图6（a）是在江苏沿海某地运行4年的光伏组件典型失效照片。

图6在江苏沿海使用4年光伏组件（a）边框密封失效导致水汽进入组件；

（b、c）PVDF背板多处脱层起泡

经过长期的侵蚀，铝边框和硅胶密封部分失效，导致水汽进入组件。图6（b）和图6（c）是PVDF背板内层起泡和脱层，据随机片区抽样统计，起泡脱层组件比例约为6.2%。根据现场IV测试结果显示，有PVDF背板脱层组件的功率衰减达到11%～14.7%。

材料可靠性决定组件环境适应力

不同气候类型的环境老化应力水平和种类不同，组件材料失效出现的时间和类型有差异也有类似规律。背板作为光伏组件的关键封装材料，对组件的耐久性、性能和使用寿命具有重要影响。多项研究表明，基于特能®（Tedlar®）PVF薄膜的背板在各种气候环境都得到了广泛的25年甚至30年实绩验证；而一些其它背板材料在户外短期内即出现了明显的老化或失效现象，有些还导致了组件功率加速衰减和安全隐患。

光伏系统的长期可靠性和性能很大一部分取决于其使用的材料。基于度电成本（LCOE）的最优系统价值的实现是依靠组件按预期运营，从而提供稳定功率输出和较长的使用寿命。专家建议，在项目开始阶段明确使用经长期户外实绩验证的高质量材料，有助于确保光伏组件于整个系统使用周期内的使用寿命和发电性能，帮助降低终端用户的发电成本，从而实现甚至超出项目预期的财务回报。