光伏市場(chǎng)在過(guò)去幾年以驚人的速度增長(zhǎng)，特別是新興市場(chǎng)的地面電站項(xiàng)目和成熟市場(chǎng)的屋頂光伏系統(tǒng)。地面電站項(xiàng)目增長(zhǎng)主要發(fā)生在光照富裕的地區(qū)，即非洲、中東、印度、東南亞、拉美和美國(guó)西部，而屋頂光伏系統(tǒng)市場(chǎng)則以歐洲和日本為主導(dǎo)。

不斷降低的系統(tǒng)價(jià)格是近年來(lái)光伏市場(chǎng)增長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力提高的主要推動(dòng)因素，但在太陽(yáng)能發(fā)電行業(yè)中，初置成本僅是影響長(zhǎng)期利潤(rùn)率的因素之一。如何在系統(tǒng)生命周期內(nèi)將發(fā)電量最大化，對(duì)于降低度電成本(LCOE)和提高投資回報(bào)率起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)的可靠性越低，投資回報(bào)就越少。例如：當(dāng)光伏組件的預(yù)計(jì)壽命從25年減少到20年時(shí)，度電成本將增加20%以上。

光伏組件長(zhǎng)期處于嚴(yán)苛的環(huán)境老化應(yīng)力之下，包括紫外、極端溫度、冷熱循環(huán)和濕度等，而且在戶外實(shí)際使用環(huán)境中，這些老化應(yīng)力會(huì)同時(shí)作用于組件材料。目前，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)的光伏組件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要基于IEC 61215，這套標(biāo)準(zhǔn)中有一系列加速老化測(cè)試方法，但這些測(cè)試方法主要是針對(duì)組件出廠時(shí)的失效而設(shè)計(jì)的，并不能預(yù)測(cè)組件在其全生命周期中的長(zhǎng)期性能。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有根據(jù)氣候或應(yīng)用進(jìn)行市場(chǎng)細(xì)分，組件背板在不同地方承受的環(huán)境應(yīng)力差異非常大。例如，沙特首都利雅得的平均氣溫約27℃，而德國(guó)慕尼黑的平均氣溫僅為10℃，兩地降水量也相差九倍以上。

應(yīng)用類型是另一個(gè)重要因素。地面安裝的組件平均運(yùn)行溫度高出環(huán)境氣溫25℃，而屋頂組件的運(yùn)行溫度更是高出地面運(yùn)行的組件15℃。

組件背板的重要性

光伏組件背板作為保護(hù)組件的最外層材料，尤其容易受到環(huán)境氣候作用和重復(fù)應(yīng)力的影響。背板材料的粘接性能、抗紫外能力和機(jī)械強(qiáng)度都是影響壽命長(zhǎng)短的關(guān)鍵因素，甚至影響整個(gè)組件的使用壽命。

隨著未經(jīng)戶外驗(yàn)證和低質(zhì)量的背板材料在市場(chǎng)上應(yīng)用，組件故障率越來(lái)越高。開(kāi)裂和失效的背板會(huì)嚴(yán)重影響組件的運(yùn)行和安全性，甚至?xí)鸾M件電氣失效，從而造成安全危害和潛在的接地故障。

杜邦公司全球電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研項(xiàng)目的數(shù)據(jù)顯示，有22%的組件有明顯的老化和失效。此外，調(diào)研還發(fā)現(xiàn)組件中老化和失效比率最高的兩個(gè)部件分別是電池和背板，其中電池為11.3%，背板為7.4%。

如上圖所示，截止到2016年，杜邦公司對(duì)在北美、歐洲、亞太地區(qū)的190個(gè)電站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，涵蓋了來(lái)自45個(gè)組件廠、不同氣候類型、運(yùn)行時(shí)間在0-30年、總功率超過(guò)450MW 的190萬(wàn)余片組件。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，背板的老化失效與背板運(yùn)行的氣候環(huán)境有著密切的關(guān)系。溫度越高，背板老化失效概率就越高，如下表所示，在炎熱和干旱地帶的背板老化失效率高達(dá)26.4%，是平均老化失效率的3.6倍。背板的老化失效還跟光伏組件的安裝方式有很大關(guān)系。由于屋頂光伏系統(tǒng)的背板失效率幾乎是地面電站的兩倍。大量戶外考察數(shù)據(jù)表明，屋頂系統(tǒng)的平均運(yùn)行溫度會(huì)比地面電站高15℃。杜邦戶外調(diào)查數(shù)據(jù)顯示屋頂電站的背板老化失效率(26.3%)是地面電站(7%)的三倍以上。

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