我們都知道，在不同的氣候條件下，組件的發電量會有所不同。那么，是什么原因引起了組件的這一差異?在組件制造和測試過程中該如何應對和避免呢?天合光能副總裁、光伏科學與技術國家重點實驗室主任馮志強博士通過對典型氣候地區的詳細分析，為我們帶來這些問題的解決方案。

不同氣候條件下組件失效情況

我們從組件的截面微結構中，可以觀察到一層淺灰色的中間層——硒化鋁層。這一層對組件的性能變化起著關鍵的作用，如果硒化鋁層厚度增加，說明組件中有水霧的侵入，使得電池表面金屬線與焊帶的接觸越來越不好，影響其串聯電阻。此外，硒化鋁層的厚度也與水汽進入方向有關，越靠近水汽接觸組件的地方，硒化鋁的厚度越大。在干旱地區，硒化鋁層的厚度大概為2.6微米，而在濕熱地區，其厚度已達到4-5微米。

我們可以通過對組件在兩個不同典型氣候的城市——敦煌和深圳進行分析，來了解其失效模式。敦煌地區是典型的干旱氣候，溫度變化起伏很大，全年降雨量非常少，且伴有風沙。在這樣典型干旱的氣候條件下，組件的功率衰減大概為10%-15%，玻璃背板的表面受到磨損，背板粘合率下降，電池片中出現碎片，但電池性能本身沒有太大變化，總功率損失在10%左右。

深圳地區是典型的亞熱帶季風氣候，以濕熱環境為主，溫度常年保持基本一致，全年降雨量不大，不同月份間的分布差異較大。在濕熱的氣候條件下，組件的功率衰減要大于干旱地區，在23%-25%之間，電池片與焊帶的焊接脫節引起了黑色中心帶，造成嚴重的電池失效。

怎樣應對差異性氣候?

在組件制造過程中，對差異性氣候的應對主要分兩類：干熱和濕熱地區，此外還有風載平原區、工業集聚區、太平洋地區等特殊氣候地區。在干旱地區，組件制造最關鍵的部分就是背板能夠抗UV(紫外線)。如果背板組件要保持25年，按照干旱地區的平均照射量，背板的受光為5%-15%，其25年受到的照射量為200-300千瓦時/㎡。背板要做的測試，首先要看溫帶，200-300千瓦時UV的光照。除了背板以外，EVA也是抗UV的。此外，焊接造成的熱斑等相關失效、溫度取值的大小、風沙、塵暴等都會對組件造成影響。因此，UV+TC600是干旱地區一個很重要的測試，動態的載荷和沙塵指數也需要注意。

在濕熱地區，需要考慮PID、背板開裂等失效問題，這些問題主要是由鹽霧和水汽造成的。天合光能對在濕熱地區的組件進行了一個HAST試驗，試驗了不同背板的材料，例如，TPT 1和TPT 2都叫TPT，但同樣材料的斷裂伸展率、保持率等均有不同，而這兩個數值越高，代表組件質量越好。在橫向和縱向上，它們的表現類似，但是都不一樣。另外，該試驗可以模擬實際的DH，如果測試DH3500-4000小時的衰減，用該試驗大概95小時后，就可以模擬到DH的相似數據，是一個有效的加速老化試驗方法。

天合光能研發的雙玻組件，是一個全天候的、全年性的氣候對應的產品，用玻璃取代背板起優化作用，不管是濕熱的，還是干旱的，都可以使用。比如說在濕熱地區，雙玻組件比一般組件的衰減率要慢四五倍，PID表現也非常好;在干旱地區溫度變化大，雙玻沒有太大的溫度變化，表現良好。

那么，在電池制造方面應如何應對呢?平時對組件的制造和測試，都是在標準狀態下以標準光照條件進行，而即使是在高輻照地區，累計50%的輻照強度也完全在標準之下，低輻照地區的總輻照量就更低了。因此，不管在什么地區，組件的實際發電量才是更為關鍵的考核標準。

衰減問題和組件的實際發電量密切相關。天合光能針對衰減問題，開發出了抗LID電池，主要是PERC電池，因為PERC電池主要就是LID和PID的衰減。LID的衰減一般的電池沒有，但是如果做PERC電池，LID衰減就會很明顯。天合光能做了對IEC標準6倍以上嚴苛的試驗，衰減率控制在20%以內，一般的PERC電池是在25%以上的。天合光能關注電池效率，把大面積PERD電池效率做到22.13%，但最重要的還是要把PID的衰減控制好，天合通過了TUV萊茵最嚴苛的測試。

通過馮博士對典型氣候條件下組件不同失效狀況的分析，相信大家對雙玻組件在電池端、組件端及IEC標準端的設計制造都有了一些新的思考。天合光能希望通過對差異化產品標準的研究，促進未來光伏市場進一步細分，使差異化產品能夠進一步在客戶端做出優異表現。

注：文章內容根據馮志強博士在第十二屆中國太陽能級硅及光伏發電研討會(CSPV)上《典型氣候條件下組件的不同失效狀況》的主題發言整理。