索比光伏网讯:阳光的科学奇迹
1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象后来被称为“光生伏特效应”。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的光伏发电技术。随着能源过度消耗与清洁化需求,以光伏为代表的清洁能源快速发展。并有希望在2050年主导世界能源格局。当前,对于中国光伏乃至世界光伏产业来说,平价上网是一条曲折充满荆棘和挑战的道路。
杜邦光伏解决方案全球总裁徐成增
材料关键,长期可靠性不容忽视
自2011年开始中国光伏电站的“抢装潮”式增量,已使得政府、投资商、金融等相关机构看到其背后的巨大质量隐患。2015年4月7日,国家能源局下发《关于开展全国光伏发电工程质量检查的通知》国能新能[2015]110号文件。文件指出质量大检查主要针对已投运的地面光伏电站和分布式光伏发电项目,重点检查内容包括项目建设运行质量、主要设备及部件质量两个方面。
对于电站来说,组件是最重要的组成部分。光伏电站的质量、发电量、收益率、价值都与组件质量息息相关。而对于组件来说,电池、导电浆料、背板、封装材料和边框等重要材料都对组件性能、质量产生重要影响。杜邦光伏解决方案全球总裁徐成增认为:“我们应该关注度电成本(Levelized Cost of Electricity, LCOE),而非每瓦发电成本”。如果光伏系统使用寿命从10年增加到25年,那么总体投资回报也会增加约30%。所以,输出功率、耐久性、可靠性,都是影响整体系统成本和投资回报的关键。
以组件关键材料之一的背板为例,杜邦一项研究全球60余个光伏电站的大型光伏组件可靠性调研报告显示,光伏背板户外常见失效主要有五种,分别是开裂、外观变黄、风沙磨损、热斑熔化开裂燃烧、老化等,这些都将加速组件功率衰减。一旦背板失效,里面的封装材料、电池片就如失去蔽护的花朵,随环境凋零。
世纪新能源网此前曾报道:鉴衡认证在对新疆某8MW光伏电站的抽检中发现,3178块光伏组件中红外成像抽检2856块,其中19%存在虚焊热斑效应;青海某50MW光伏电站,抽检44080块光伏组件,发现29%光伏组件出现明显蠕虫纹隐裂;某国内知名组件厂生产的1.6MW组件到货验收中,抽检中发现10%组件外观故障,20%存在隐裂故障;甘肃某10MW光伏电站,抽检发现高达58%的光伏组件出现功率明显衰减。
此外,PET与含氟背板如:PVF的争论在中国喋喋不休。从户外实际应用情况来看,已经发现在日本市场使用的一些PET背板不到10年就已经开始出现严重的质量问题,如开裂、黄变、脱层,造成组件功率严重衰减。PET背板在中国的使用时间还很短,一些耐水解PET材料虽然可以通过长期湿热测试,但美国可再生能源实验室NREL初步研究说明PET 材料经1000小时IEC湿热测试足够模拟其在户外各类气候条件下25年的老化情况。PET材料耐紫外性能相对较差,在耐候性测试中性能易发生老化,测试中断裂伸长率显著下降。
背膜作为直接与外界环境大面积接触的光伏封装材料,其应具备卓越的耐长期老化(沙尘、湿热、干热、紫外)、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等性能。徐成增认为:“不能只关注实验室数据。中国大多数大型光伏电站都建设在环境较为严苛的西北部地区,需要使用经过户外实绩验证的材料,才能保证光伏组件能运行25年,以保障投资者的回报率。”
技术进步,推动平价上网
通过技术进步,降低度电成本是中国和全球光伏业者一致永恒不变的目标,直至达到平价上网。过去7年时间里,杜邦推出超过110项Solamet®导电浆料的新产品,帮助推升组件的输出功率。杜邦公司近期推出的新一代Solamet® PV19x正面导电银浆,及可用于局部背钝化(PERC)太阳能电池的Solamet® PV76x正面导电银浆,正是基于这一研发理念。
与目前业界的标准Solamet® PV18x系列产品相比,Solamet® PV19x系列浆料可提高超过0.15% 的电池效率。Solamet® PV19A是为提升光伏组件输出功率所设计,是第一款商业化产品,并可提高生产良品率。这款正面银导电浆料是以专利的“碲科技(Tellurium technology)”为基础所开发,电池效率得以提升归功于可实现30微米的优异细线印刷技术,绝佳的透墨性以及更好的高宽比,以降低在电池表面上的遮光效果,同时保持优异的导电性。
Solamet® PV19x系列产品有良好的工艺窗口可改善高效电池片的生产良率,并因此降低生产成本、提高效率。改良的玻璃技术可实现更极致的轻掺杂发射极电池(Extreme Lightly Doped Emitters, LDEs),显著降低接触电阻近一个量级,可同时适用于单晶与多晶太阳能电池。
杜邦新一代正面银浆Solamet® PV76x系列,专为局部背钝化电池技术( PERC)设计,完整应用于局部背钝化电池的浆料系统,可帮助提升电池转换效率达0.15%,并改善可靠性。背面钝化技术已经被证明是一种有效的、低成本的提高电池效率的方法,被业界普遍认为是未来晶硅太阳能电池技术发展的重要趋势。
2015年4月,台湾领先电池和组件制造商升阳光电宣布,采用杜邦™ Solamet® PV76x正面银导电浆料以及Solamet® PV36x铝浆、PV56x背面银浆,成功将多晶背钝化电池转换效率提升至19.6%。这款新的高效蓝宝石系列电池的设计还包括了四条主栅线以及低光致衰减(Light Induces Degradation, LID),在60片多晶组件上可达到286瓦的高输出功率,创造新的业界记录。
此外,SNEC2015展会上记者了解,杜邦高性能聚合物安装解决方案即将正式商业化。据悉,此方案采用了杜邦的耐候高性能聚合物Zytel®尼龙以及Rynite® PET聚酯材料,这些高分子材料使其具有了抗盐雾腐蚀、长寿命周期、轻量化和快速安装的特点。徐成增介绍:“采用该方案后平屋顶项目可以比常规方式节省60%的安装时间。对于美国、欧洲等人工成本较高的国家,该创新支架系统可大幅降低系统成本。”
根植中国,协力创新
中国是全球最大的光伏产品制造国,是少数具有全球视野、全球协作、全球竞争力的产业。为推动中国光伏产业持续增长,杜邦与中国可再生能源行业学会已经连续几年在青海、内蒙古、江苏等地举办光伏研讨会,围绕光伏产业发展中的政策、资金、市场及技术等一系列问题深入探讨,通过经验分享,切实促进中国绿色产业发展。此外,杜邦还先后与英利、晶科、晶澳等企业签订战略合作协议,除提供高质量、高可靠性的材料外,双方还共同实施营销计划,将高质量的产品推广到国内外市场,借此提高电站质量、促进光伏发展。
在中国电站方面杜邦与中电投、中节能等企业签署了与光伏技术有关的战略合作协议,就光伏电池与组件材料开发、供应、光伏电站常见问题等领域的合作展开了进一步的探讨,提升光伏电站的效能、可靠性与投资回报,也开展中国电站运营项目的研究,希望能藉此进一步建立起中国的数据库。
徐成增认为:“光伏电站系统并不是消费品,质量、可靠性、材料先进性是提高投资回报率的关键。也是从根本降低度电成本的手段。随着企业不断向电站开发建设发展、以及投资者、金融及保险机构的进一步介入,使得电站质量不断提高,也促使光伏组件和部件生产企业由最初的只追求产量和规模,转变为开始高度关注产品质量与可靠性问题。”
随着能源互联网在全球兴起,中国在构建全球能源互联网方面已具有技术基础,届时面对大规模清洁能源开发和大范围配置的需要,我国光伏电站必将借助金融杠杆证券化,被众多基金持有。作为全球领先的光伏材料供应商,杜邦希望与政府、企业界、学术界、科研机构以及非政府组织等紧密协作,以期建立一个重视品质、优化风险并具良性循环的产业投资环境,共同促进光伏产业的健康成长,迎接光伏平价上网时代的到来。