2009年，奧地利老材料制造商Isovolta向光伏界推出成本相對(duì)較低、經(jīng)第三方權(quán)威認(rèn)證的共擠3A背板，又稱尼龍背板。面對(duì)當(dāng)時(shí)十幾元/瓦的組件價(jià)格，考慮到氟膜供不應(yīng)求、背板路線糾紛不明確、輔助材料差異化策略和低成本因素，Isovolta新的結(jié)構(gòu)性變革 - 3A背板贏得了許多零部件制造商的青睞，其中不乏Top10一線組件制造商。

  然而，使用了3A背板光伏電站安裝一年后，背板表面出現(xiàn)大量微裂紋，四年后背板開(kāi)裂比例已超過(guò)40%。2016年左右，世界上有幾個(gè)GW影響國(guó)內(nèi)西部電站和南非等海外電站事故，嚴(yán)重影響電站投資收益。

  盡管3A背板給下游組件企業(yè)留下了一堆混亂，但在設(shè)計(jì)之初，沒(méi)有企業(yè)會(huì)拿自己的產(chǎn)品和品牌聲譽(yù)開(kāi)玩笑。Isovolta也必須考慮這個(gè)問(wèn)題。

  那為何3A背板一敗涂地，從此退出光伏江湖？

  經(jīng)過(guò)多年的研究，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所終于解決了3個(gè)問(wèn)題A背板開(kāi)裂的秘密。

  3A背板應(yīng)該值得信賴

  Isovolta*初推出3A背板時(shí)，‘A’尼龍12實(shí)際上是一種適合戶外使用環(huán)境和優(yōu)異耐候性的材料。這些問(wèn)題不應(yīng)該從材料方面出現(xiàn)。

  它成立于1949年Isovolta，它是際領(lǐng)先的電氣絕緣材料、復(fù)合材料和合成材料制造商，具有多年的絕緣材料研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，也是世界上*大、*重要的絕緣材料制造商之一。

  可以想象，2009年起，即使是趨利，也是可以想象的Isovolta當(dāng)你開(kāi)始進(jìn)入光伏背板行業(yè)時(shí)，你也應(yīng)該充滿信心。作為一家老材料企業(yè)，Isovolta材料的選擇不應(yīng)該是突然的。尼龍材料的組合必須基于其多年的材料領(lǐng)域應(yīng)用研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并采用流行的方法IEC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

  2010年，Isovolta光伏業(yè)務(wù)部門(mén)剝離成立Isovoltaic，并在蘇州建立依索(蘇州)，大力推廣3A背板。2010年-2014年，正是中國(guó)本土背板企業(yè)的崛起，傳統(tǒng)PVF背板代表企業(yè)臺(tái)虹逐漸衰退。背板價(jià)格低，材料領(lǐng)域商譽(yù)背書(shū)，Isovoltaic曾在海外背板供應(yīng)商的市場(chǎng)份額中處于領(lǐng)先地位。

  成本低，材料可靠，信譽(yù)認(rèn)可，歐洲背景……自2011年起，Isovoltaic組件廠逐漸接受了背板，并開(kāi)始批量應(yīng)用于光伏電站。

  盡管3A安裝一年后，背板開(kāi)始出現(xiàn)微裂紋，但是Isovoltaic認(rèn)為這在他們的技術(shù)可控范圍內(nèi):一種新材料在推出過(guò)程中總會(huì)有一些需要改進(jìn)的地方。但自2015年以來(lái)，戶外已經(jīng)運(yùn)行了4次-電站背板電站背板開(kāi)始大面積開(kāi)裂，使電站背板開(kāi)裂Isovoltaic不知所措。索賠帶來(lái)的壓力不再給它更多的反思時(shí)間和空間，Isovoltaic*后，攤牌宣布破產(chǎn)。

  3A為什么背板這么不堪？

  一些研究文獻(xiàn)認(rèn)為，開(kāi)裂的原因可能是3A背板中添加了玻璃纖維，因?yàn)楸嘲宓拈_(kāi)裂方向與玻璃纖維相同，所以有人認(rèn)為開(kāi)裂是由玻璃纖維刺穿背板外層造成的。

  也有人說(shuō)尼龍材料本身的耐候性不如氟化物材料好。酰胺材料具有較大的吸水性，影響尺寸穩(wěn)定性和電氣性能。纖維增強(qiáng)必須用于降低樹(shù)脂的吸水率，以便在高溫和高濕度下工作。

  材料研究人員認(rèn)為，尼龍材料耐光性差，在長(zhǎng)期高溫環(huán)境下會(huì)氧化空氣中的氧氣，顏色開(kāi)始變棕色，然后開(kāi)裂。

  但對(duì)尼龍材料本身的爭(zhēng)論，以及玻璃纖維增強(qiáng)材料的討論，Isovoltaic作為材料專家已經(jīng)做過(guò)深入的分析和研究，并在各個(gè)場(chǎng)合針對(duì)業(yè)界的質(zhì)疑用其試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明尼龍材料用于背板的可靠性。對(duì)此，業(yè)界似乎也無(wú)法反駁。

  但無(wú)論如何，3A畢竟背板還是開(kāi)裂了。Isovoltaic所以破產(chǎn)了，行業(yè)里沒(méi)有人A背板感興趣，自然沒(méi)人知道3A背板為何開(kāi)裂？

  兇手已死，受害者不再追究，從此沒(méi)有人提起謀案。

  時(shí)隔多年，3A*近被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院開(kāi)裂的罪魁禍?zhǔn)譔IST顧曉紅女士揭秘。

  3A背板輸給了豬隊(duì)友

  與鉆石不同，光伏組件背板材料不會(huì)永遠(yuǎn)存在。背板是一種塑料層，用于電氣絕緣和物理屏蔽太陽(yáng)能電池板背面，也是*外層。紫外線、陣風(fēng)、大雨和污染會(huì)逐漸縮短背板的使用壽命。

  如果在外部放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間，則任何基于塑料的背板材料都會(huì)崩塌，不同背板材料的降解速度不一樣，有些塑料的降解速度比其他塑料快得多。

  而，3A背板開(kāi)裂比組件商承諾的25年早得多。

  了解聚酰胺降解問(wèn)題的根源，NIST顧曉紅女士和她的團(tuán)隊(duì)一直在研究環(huán)境因素與太陽(yáng)能電池板結(jié)構(gòu)的相互作用，以及如何加速這些塑料的降解。

  研究人員從世界各地(包括美國(guó)、中國(guó)、泰國(guó)和意大利)獲得了背板樣本，這些樣本來(lái)自使用3個(gè)-6年內(nèi)有明顯過(guò)早開(kāi)裂跡象的組件。

  通過(guò)仔細(xì)檢查破裂的聚酰胺背板，顧曉紅和她的同事發(fā)現(xiàn)，背板中的裂縫通常首先出現(xiàn)在一些特征附近，如藍(lán)色或黑色太陽(yáng)能電池之間的網(wǎng)格空間，并*終傳播到整個(gè)板。

  研究人員用老化的背板進(jìn)行了一系列的化學(xué)和機(jī)械測(cè)試，以檢查整個(gè)背板厚度范圍的降解方法和嚴(yán)重程度。結(jié)果表明，開(kāi)裂*嚴(yán)重的區(qū)域是剛度*大的區(qū)域。但奇怪的是，*脆的區(qū)域在背板內(nèi)側(cè)，而不是暴露在空氣背板外層。

  為什么封閉的內(nèi)部質(zhì)量比暴露的外層降解得更快？是因?yàn)榍懊娴年?yáng)光更強(qiáng)，紫外線更多嗎？

  但是紫外線比直接暴露在空氣中的背面更強(qiáng)大嗎？

  顯然，紫外線不是3A背板降解的直接元兇!

  顧曉紅和她的團(tuán)隊(duì)推測(cè)，包裝材料的降解是否產(chǎn)生了破壞性化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)向背板移動(dòng)，加速了背板的衰變？如果是由包裝材料引起的，為什么太陽(yáng)能電池間隙區(qū)域更容易形成裂紋，電池板后面的裂紋更少？

  研究人員認(rèn)為，如果正面包裝材料在陽(yáng)光（包括紫外線）下更容易產(chǎn)生破壞性化學(xué)物質(zhì)，那么正面包裝材料，包括電池間隙在陽(yáng)光下產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)這些化學(xué)物質(zhì)沿著電池間隙向下移動(dòng)時(shí)，可以解釋為什么電池間隙背板更容易降解。

  研究人員認(rèn)為乙酸是導(dǎo)致背板降解的主要嫌疑人，因?yàn)樗鼘?duì)聚酰胺有害。一般認(rèn)為尼龍與玻璃纖維的親和力很好，無(wú)毒，但不能長(zhǎng)期接觸酸堿。

  聚合物作為包裝材料EVA(乙烯乙酸乙烯酯)在水蒸氣、紫外線和溫度的作用下降解，在此過(guò)程中產(chǎn)生乙酸。

  為了測(cè)試他們的假設(shè)，研究人員將幾個(gè)聚酰胺試條放入醋酸瓶中，然后分析了與空氣或水中的聚酰胺相比的降解。

  在顯微鏡下，暴露在乙酸塑料條表面的裂紋反映了降解的背板裂紋，比空氣或水中的裂紋嚴(yán)重得多?；瘜W(xué)分析表明，聚酰胺樣品暴露在乙酸中的降解產(chǎn)物較高，進(jìn)一步證明了酸會(huì)加速背板材料的降解。

  而EVA水解通常只發(fā)生在水蒸氣中，產(chǎn)生醋酸，這是正常的UV老化降解并不會(huì)產(chǎn)生酸。那么封裝在組件內(nèi)部的EVA，水蒸氣從哪里來(lái)？

  研究認(rèn)為，所有背板都有一定的水蒸氣滲透率，而3A背板也不例外。尼龍本身具有很強(qiáng)的吸水性，盡管玻璃纖維會(huì)降低其吸水性。這些水接觸EVA之后，在電池間隙EVA與電池片背面相比，材料接收的光線更強(qiáng)EVA更容易產(chǎn)生水解。

  這也解釋了為什么裂紋更多地發(fā)生在電池的間隙中。

  強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)研究EVA研究結(jié)果發(fā)表在《光伏進(jìn)展：研究與應(yīng)用》雜志上。

  3A咸魚(yú)，翻案還能翻身嗎？

  不怕神一樣的對(duì)手，就怕豬一樣的隊(duì)友。3A背板、尼龍材料本身可能沒(méi)有問(wèn)題，也沒(méi)有死于不同背板技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，但中毒于同樣的BOM表中的EVA。

  如果找出故障的原因，3A背板有機(jī)會(huì)翻身嗎？

  對(duì)此，白色EVA現(xiàn)在現(xiàn)在EVA和2013年前的EVA差別很大，以前基本都是UV截止型，然后包括現(xiàn)在使用的基本都是UV盡管EVA抗水解能力大大提高，但3A沒(méi)有人能保證背板。

  如果沒(méi)有EVA，而是采用POE封裝材料？

  理論上，POE包裝材料不會(huì)水解或產(chǎn)生3A背板中毒的乙酸POE主要用作組件封裝材料，以提高抗性PID2016年以后，該行業(yè)開(kāi)始逐步接受雙玻璃組件的性能和開(kāi)發(fā)POE。

  而Isovoltaic就在2016年，和POE神隊(duì)友擦肩而過(guò)。

  但一位組件技術(shù)專家說(shuō)，即使是POE也救不了3A。一方面，如果不需要雙玻璃，POE成本遠(yuǎn)高于EVA，背板組件根本不可能在背板組件中BOM中與EVA競(jìng)爭(zhēng)；另一方面，經(jīng)過(guò)多年的降本，含氟材料背板的成本已經(jīng)很低，幾乎不會(huì)給3A背板留有競(jìng)爭(zhēng)空間。A背板的成本還有一點(diǎn)空間。大面積開(kāi)裂后，誰(shuí)敢放好含氟材料，嘗試爆雷？

  【結(jié)語(yǔ)】

  逝者已去，3A背板給這個(gè)行業(yè)留下了深刻的教訓(xùn)。然而，背板行業(yè)的各種創(chuàng)新嘗試仍然值得肯定，創(chuàng)新的價(jià)值不能因?yàn)槭鹿屎蛦?wèn)題而被否定。多年來(lái)，背板成本的快速降低很大程度上來(lái)自于材料選擇的過(guò)去兩年對(duì)透明背板的嘗試也非常有意義。

  回頭想想，3A如果背板在批量應(yīng)用前通過(guò)戶外實(shí)證，可能會(huì)避免很多事故？

  假設(shè)2010年參加實(shí)證，2013年-2014年曝出問(wèn)題，于是正好邂逅POE……歷史開(kāi)始重寫(xiě)……

  光伏測(cè)試網(wǎng)