尽管光伏行业要求25年的质保,但一直缺乏对长期老化性能的测试方法和标准,从而导致各种质量不一的材料都能够通过测试,被应用在组件产品上。这些材料虽然短期内不会出现问题,但是一旦长时间在户外曝晒,不到10年、甚至5年就会开始出现老化失效等问题,禁不住时间的考验。
对于光伏的应用,行业急需发展更完善的测试方法,以更准确地预测背板材料的长期可靠性。
优化测试方法
首先,现阶段行业惯用的测试方法普遍采用单项加速老化实验,这完全不能模拟户外实际情况(湿、热、紫外、温度变化同时发生),当然无法真实反映材料在户外老化的结果。
再者,部分测试标准偏低,无法体现背板材料在质保期间面对的户外环境风险。以紫外测试剂量来说,荒漠25年的累积紫外剂量大概在275kWh/m2,温和气候也大于170kWh/m2。而目前的认证测试只需要15kWh/m2,和户外25年老化所承受的剂量相差甚远。
最后,现行的老化测试对材料老化后的力学性能关注不足,比如冷热循环应力和动态机械载荷。而户外失效往往是由于材料老化后力学性能下降导致的。
为了更好的模拟户外老化应力对材料的影响,最好能采用更能反映户外情况的序列老化测试,即在加速老化测试中将原来单项的紫外、湿热和冷热应力等老化因素测试按照一定顺序对同一个样品进行测试,这样就能更好评估不同材料在长期老化性能方面的差异。
序列老化测试:
举例来说,以序列老化测试对PVDF背板以及PVF背板进行序列老化测试后,PVDF背板出现了开裂现象,这说明由于PVDF薄膜横向力学性能不佳,在老化后容易变脆,在冷热循环应力下容易朝单一方向开裂;而PVF薄膜因为是双向拉伸的成膜技术,所以不会有这种问题。
下图是在北美地区户外使用4年的PVDF背板形貌,平均开裂比例约57%,裂纹方向均沿纵向形成。
近几年来,在降低成本的压力下,光伏组件的关键材料产生很多质变,因此测试方法也必须因应众多材料的加入而调整,以更好的区别各种材料之间的差异性,让组件商、光伏投资业者有更好的依据可选择适合光伏应用的材料。
延长使用寿命和降低功率衰减是保障项目投资回报和降低发电成本的重要因素。实地户外是对光伏组件最终极的检测,然而因应行业发展的变化,在测试方法上也有改善的空间,序列老化测试能够更好对不同材料的长期可靠性进行甄别,应该被更加广泛的使用。