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全钢化组件VS半钢化组件,怎么选?

2024-4-22 17:29| 发布者: 静静| 查看: 766| 评论: 0

摘要: 降本增效是光伏行业永恒的主旋律,光伏发电已经展现出极强的成本竞争力,并成为主力增长的新能源形式。出于安全、效率和质量的考量,双面组件趋于使用安全性更好、成本更低、质量更优的封装方案,笔者认为,全钢化方 ...
常规光伏组件结构

众所周知,常见硅基光伏组件主要由玻璃、太阳能电池、背板、胶膜、边框等组成。根据组成结构不同,光伏组件又可细分为双面组件与单面组件,两者区别在于双面组件正反面均可发电,与传统单面组件相比,双面组件在发电方面显然更具优势,同时由于单双面组件制造成本差距逐渐缩小,双面发电组件已成为市场的主流选择。根据CPIA数据,2023年双面组件市占率为67%,未来仍将继续增加。

双面组件——更高的综合发电效率

不同于常规单面光伏组件,双面组件背面采用透明材料(玻璃或者透明背板)封装而成,除正面正常发电外,其背面也能够接收来自环境的散射光和反射光进行发电,双面组件背面的光电转换效率是正面的60%-90%,系统集成后系统发电功率相对于传统单面组件电站的增益约4%-30%。此外,采用了双面组件的光伏系统,其BOS成本也会相应降低。

全钢化组件和半钢化组件区别

根据物理钢化程度,可将玻璃分为全钢化玻璃和半钢化玻璃。全钢化玻璃的强度在普通玻璃的基础上增加了三到五倍,而半钢化玻璃的强度在普通玻璃的基础上增加了大约两倍。此外,两种材料的厚度也有一定的差异。在加工和生产过程中,玻璃的厚度2mm以下,只能加工成半钢化玻璃,而全钢化玻璃的厚度要求更高。

对光伏组件而言,其正面最容易受到外力冲击,所以正面玻璃材质决定了组件的坚固程度和耐冲击强度,可以根据正面玻璃材质将组件定义为钢化组件和半钢化组件。半钢化组件两边最外侧由两块半钢化玻璃(均为2.0mm)与胶膜、电池片等经过层压组成。而全钢化发电组件的正面最外侧采用全钢化玻璃(2.5mm/3.2mm/2.8mm),背面最外侧则采用有机透明背板。

那么问题来了,全钢化VS半钢化光伏组件,应该怎么选?

半钢化组件,在应用中存在着不容忽视也不可避免的风险——爆裂。爆裂分为外力爆裂和自爆,其中自爆的原因主要为应力不均匀,具体包括:

层压应力:很多半钢化组件玻璃的自爆都是沿着汇流带破损的,层压过程中,汇流带处的层压应力不均匀,长此以往,就很容易发生自爆; 

机械应力:采用夹具安装的无边框半钢化组件受到较大的风荷载、雪荷载时,夹具处会受到很大的机械应力,由于玻璃的延展性差,不能很好的将所受机械应力进行均匀传导,受力集中在与夹具接触处的玻璃边缘,导致组件发生破裂;

热应力:玻璃的导热性能不如普通背板。光伏组件长期受到强光的照射。在一些地方,昼夜温差大,从而造成半钢化组件受到的热应力格外大,发生自爆;

杂质:玻璃内部难免会有微小杂质,如果缺陷位于玻璃拉应力层中,容易产生应力集中,一旦应力累积超过玻璃本征强度,则会产生玻璃破裂现象。

在中国和海外,均发现半钢化组件弯曲变形,造成电池片隐裂和玻璃爆裂的现象。

1)中国西部,以压块方式安装的半钢化组件,10-20%仅1-3年即出现弯曲现象,1.5%半钢化组件爆裂。

2)在美国亚利桑那州,安装10年的半钢化组件出现发黄变色、脱层、碎裂等情况。情况严重的组件正面发暗和变色,背面大面积脱层,部分背板玻璃爆裂。

而全钢化组件相对半钢化组件发生爆裂风险更低,更具优势。根据美国ASTMC1048-1997b标准规定,各种玻璃的表面压应力范围为:钢化玻璃>69MPa(10,000psi),半钢化玻璃为:24MPa(3500psi)~52MPa(7500psi)。 我国出台的《幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》国家标准也对应力作了明确要求, 半钢化玻璃为24-60MPa,钢化玻璃为90MPa以上。全钢化组件正面采用2.5mm/2.8m/3.2mm全钢化玻璃,背面采用透明背板,不仅能很好的解决热应力带来的问题,且具有超强的抗载荷能力。而半钢化组件前后均采用2.0mm半钢化玻璃,抗荷载能力较低,在长期热应力的影响下,更容易发生自爆。在2023年6月15日,由中国光伏行业协会、中国电子技术标准化研究院、全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会(SAC/TC90)主办,国家太阳能光伏产品质量检验检测中心承办的光伏系统质量安全提升论坛上,南方电网综合能源股份有限公司系统技术经理肖文建议,安装条件复杂、承载能力较薄弱的项目时优选全钢化透明背板组件,如分布式场景。

降本增效是光伏行业永恒的主旋律,光伏发电已经展现出极强的成本竞争力,并成为主力增长的新能源形式。出于安全、效率和质量的考量,双面组件趋于使用安全性更好、成本更低、质量更优的封装方案,笔者认为,全钢化方案或将成为未来双面组件的主流选择。
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