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在環(huán)境監(jiān)管日趨嚴(yán)格，環(huán)保理念日漸深入人心后，環(huán)境友好型的產(chǎn)品無疑更能獲得市場的追捧。2017年第一季度，國內(nèi)外幾大光伏組件背板材料生產(chǎn)商紛紛通過以技術(shù)創(chuàng)新、新品展示、戰(zhàn)略合作等方式解密各自在材料環(huán)保方面取得的成果，以“環(huán)境友好”為名義的組件背板材料爭奪暗戰(zhàn)在中國這個(gè)最大最具特色的光伏市場硝煙四起。
所謂外行看熱鬧，內(nèi)行看門道，究竟哪種背板材料更加對(duì)環(huán)境友好？蛋糕就那么大，孰優(yōu)孰劣市場會(huì)給出自己的選擇。
百家爭鳴的光伏背板市場
日前，美國市場調(diào)研機(jī)構(gòu)GTM Research預(yù)測，2017年全球新增太陽能裝機(jī)量將超85GW。如果以1GW需要600萬平方米背板測算，今年約有100億元人民幣的市場規(guī)模，巨大的市場吸引了一大批企業(yè)“扎身其中”。
目前市場上主流光伏背板的技術(shù)路線包括復(fù)膜型與涂覆型，復(fù)膜型材料分為含氟和非氟背板，含氟背板以基于杜邦 Tedlar PVF薄膜為主流，其主要結(jié)構(gòu)為雙面Tedlar PVF薄膜背板（即TPT，Tedlar /PET/Tedlar ）；其它含氟背板還有基于PVDF膜和FEVE涂料。
非氟材料背板包括基于PET聚酯薄膜或PA聚酰胺（俗稱尼龍）的背板。其中PA背板典型結(jié)構(gòu)為三層PA聚酰胺或PA聚酰胺/PP聚丙烯/粘接層。
減少失效組件，將環(huán)保滲透到實(shí)際應(yīng)用中
相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前含氟背板占據(jù)70%以上市場份額，然而市占比背后，多重勢力在博弈。
由于業(yè)內(nèi)外對(duì)“平價(jià)上網(wǎng)”的呼聲日盛，光伏行業(yè)降本增效需求陡增，不少組件生產(chǎn)商開始嘗試新的封裝材料，以進(jìn)一步降低成本，這也為新進(jìn)入者提供了機(jī)會(huì)。隨之而來的是大量未經(jīng)長期戶外實(shí)際驗(yàn)證的原材料被引入光伏電站，這類新產(chǎn)品稱為環(huán)境保護(hù)而來，卻很有可能因可靠性問題，在未來十年使光伏電站產(chǎn)生數(shù)量眾多的報(bào)廢組件。
背板是組成整個(gè)光伏組件里很小的一個(gè)部件。從能耗來看，氟膜只占整個(gè)組件生產(chǎn)過程不到1.5%的能耗。但背板失效卻有可能導(dǎo)致整個(gè)組件失效報(bào)廢，其對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)大于背板本身對(duì)環(huán)境的影響。
“舉例來說，只能使用10年的組件和能長期使用超過30年的組件，對(duì)環(huán)境造成的影響有著顯著差別。可靠耐久的背板材料更能保證組件的使用壽命，減少組件提前失效帶來的廢棄物數(shù)量，更具有環(huán)境友好性。因此，討論環(huán)保議題的前提是保障組件的長期可靠性。”一位背板生產(chǎn)商如是說。
從2016年開始，PA聚酰胺背板材料在全球范圍內(nèi)發(fā)生大面積開裂問題，包括歐洲、印度和中國，且這類背板的開裂失效問題正逐年遞增。比如中國西部的一個(gè)電站，組件安裝于2012年，2013年檢測時(shí)背板在顯微鏡下可見微裂紋，由于肉眼無法識(shí)別，在當(dāng)時(shí)并未引起重視，然而這些組件在后續(xù)幾年便出現(xiàn)了如功率顯著衰減、背板黃變和開裂等嚴(yán)重失效情況，給電站投資回報(bào)帶來了嚴(yán)重影響。
優(yōu)質(zhì)材料有助于保障組件使用壽命 提升電站收益
中山大學(xué)太陽能系統(tǒng)研究所曾對(duì)一批老組件進(jìn)行跟蹤回收，該研究所所長沈輝教授表示，各行業(yè)應(yīng)制定產(chǎn)品回收利用和處置的機(jī)制，在我們調(diào)研回收光伏組件的課題項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過23年戶外使用，有些組件依然顯示很好的整體性能，衰減不大（約6%），甚至可以繼續(xù)使用，這與其早期使用好的封裝材料有很大關(guān)系。隨著現(xiàn)代制造業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及新材料性能的提升，我們相信組件預(yù)期壽命將得到有效的延長。
對(duì)于衰減問題，晶澳太陽能副總裁曹博表示：“我們?cè)谌毡倦娬卷?xiàng)目上同樣使用10年的組件（單多晶都有），其中含氟背板的組件年度衰減0.9%，10年衰減9%，非氟的10年下來衰減了16%，這個(gè)衰減是非常大的，輔材選擇對(duì)組件衰減有重要影響。”
從度電成本角度看，光伏系統(tǒng)運(yùn)行越久，電力成本就越低，可獲得更高投資回報(bào)。經(jīng)測算，一個(gè)只能運(yùn)行10年的光伏系統(tǒng)度電成本是一個(gè)能運(yùn)行25年的光伏系統(tǒng)成本的兩倍。
保障組件平穩(wěn)運(yùn)行25年以上的壽命使用周期，還是10年一換？基于對(duì)電站長期穩(wěn)定發(fā)電的訴求，國內(nèi)最早從五大電力公司開始，在其電站設(shè)備招標(biāo)文件中，要求“采用Tedlar TPT背板”。在他們看來，盡管每平方米的單位價(jià)格稍高，但權(quán)衡全壽命的輸出電力及電力衰減程度，使用經(jīng)受戶外25年考驗(yàn)的背板，長期投資回報(bào)及穩(wěn)定性仍高于其它。誰都不希望在電站運(yùn)行不到10年，又需面臨更換組件的窘?jīng)r，這無異于造成二次浪費(fèi)，加大環(huán)境污染，更增加運(yùn)營維護(hù)的成本。
貼近生活，安全穩(wěn)定是基礎(chǔ)
2017年，被稱為分布式光伏發(fā)展“元年”，從某種意義上說，分布式無論從經(jīng)濟(jì)性（已能和火力發(fā)電電價(jià)基本持平），還是環(huán)境友好需求方面考量，都已勢不可擋。這將帶給光伏產(chǎn)業(yè)更大的發(fā)展空間，同時(shí)也將給參與其中的企業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
我們很欣喜地看到光伏產(chǎn)業(yè)開始從單純制造業(yè)向能源電力輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)變，角色變化的背后承載著數(shù)十年的發(fā)電技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)積累，這些積累來自于更成熟的大型地面電站，從材料到設(shè)備選型，都經(jīng)歷了大浪淘沙的篩選過程。
就背板材料而言，其在保障組件發(fā)電量及使用年限方面扮演關(guān)鍵角色，它是組件與環(huán)境之間的電氣絕緣體。背板失效可能導(dǎo)致重大災(zāi)難、無預(yù)警電力衰減并危及安全。
“分布式光伏發(fā)電市場井噴在即，未來將會(huì)有越來越多的家庭電站，安全問題需提上日程，事實(shí)上在一些容易發(fā)生火災(zāi)的地方，以氟膜為基礎(chǔ)的背板可以幫助減少安全隱患。”霍尼韋爾（Honeywell）技術(shù)人員此前向媒體表示：“好的背板保護(hù)電池片不受環(huán)境影響從而高效發(fā)電，并始終起到絕緣保護(hù)作用。當(dāng)然，這有個(gè)前提，即組件所采用的氟膜必須是質(zhì)量可靠的。”
從消費(fèi)者角度考慮，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求比較直觀，主要基于發(fā)電量與安全性能兩方面。據(jù)介紹，氟材料之所以被廣泛使用在光伏背板上，正是因?yàn)槠溟L期穩(wěn)定的特性。使用超過25年實(shí)例認(rèn)證的產(chǎn)品將增加居民使用光伏發(fā)電系統(tǒng)的信心，有助于進(jìn)一步推動(dòng)分布式光伏發(fā)電在中國的發(fā)展進(jìn)程。
上海某分布式發(fā)電EPC公司負(fù)責(zé)人表示：“我們對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的選擇更加謹(jǐn)慎，組件使用材料是重要核實(shí)環(huán)節(jié)。不論是地面電站還是分布式電站，尤其居民發(fā)電系統(tǒng)，都不應(yīng)該成為未經(jīng)認(rèn)證新產(chǎn)品的試驗(yàn)場，即便是通過了測試也還需觀察其戶外使用情況，我們要對(duì)業(yè)主和用戶負(fù)責(zé)。”
盡管市場上通過國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)測試的背板產(chǎn)品不在少數(shù)，但有些背板在實(shí)際使用過程中還是出現(xiàn)了各種問題。面對(duì)戶外環(huán)境實(shí)際情況，目前對(duì)背板有六個(gè)方面的測試需求：紫外、溫度、濕氣、環(huán)境腐蝕、電氣絕緣以及物理保護(hù)。除此以外，部分新進(jìn)入者為了體現(xiàn)新品的性能優(yōu)勢，推出各種單項(xiàng)測試、強(qiáng)化測試等，這對(duì)于組件在戶外受到的環(huán)境應(yīng)力是不一致的，并無法反映組件在戶外老化的真實(shí)情況。
盡管光伏行業(yè)要求25年質(zhì)保，但一直缺乏長期老化性能的測試方法和標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致各種質(zhì)量不一的材料都能夠通過測試，被應(yīng)用在組件產(chǎn)品上。使用這些材料的組件經(jīng)過一定時(shí)間的戶外暴曬，陸續(xù)出現(xiàn)老化失效問題。對(duì)此，專家建議完善測試方法，以更準(zhǔn)確地預(yù)測背板材料的長期可靠性，從而更好地保障組件的正常使用。
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