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在環(huán)境監管日趨嚴格，環(huán)保理念日漸深入人心后，環(huán)境友好型的產(chǎn)品無(wú)疑更能獲得市場(chǎng)的追捧。2017年第一季度，國內外幾大光伏組件背板材料生產(chǎn)商紛紛通過(guò)以技術(shù)創(chuàng )新、新品展示、戰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在中國這個(gè)最大最具特色的光伏市場(chǎng)硝煙四起。
所謂外行看熱鬧，內行看門(mén)道，究竟哪種背板材料更加對環(huán)境友好？蛋糕就那么大，孰優(yōu)孰劣市場(chǎng)會(huì )給出自己的選擇。
百家爭鳴的光伏背板市場(chǎng)
日前，美國市場(chǎng)調研機構GTM Research預測，2017年全球新增太陽(yáng)能裝機量將超85GW。如果以1GW需要600萬(wàn)平方米背板測算，今年約有100億元人民幣的市場(chǎng)規模，巨大的市場(chǎng)吸引了一大批企業(yè)“扎身其中”。
目前市場(chǎng)上主流光伏背板的技術(shù)路線(xiàn)包括復膜型與涂覆型，復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，其主要結構為雙面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(chēng)尼龍）的背板。其中PA背板典型結構為三層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)際應用中
相關(guān)數據顯示，目前含氟背板占據70%以上市場(chǎng)份額，然而市占比背后，多重勢力在博弈。
由于業(yè)內外對“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(kāi)始嘗試新的封裝材料，以進(jìn)一步降低成本，這也為新進(jìn)入者提供了機會(huì )。隨之而來(lái)的是大量未經(jīng)長(cháng)期戶(hù)外實(shí)際驗證的原材料被引入光伏電站，這類(lèi)新產(chǎn)品稱(chēng)為環(huán)境保護而來(lái)，卻很有可能因可靠性問(wèn)題，在未來(lái)十年使光伏電站產(chǎn)生數量眾多的報廢組件。
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(lái)看，氟膜只占整個(gè)組件生產(chǎn)過(guò)程不到1.5%的能耗。但背板失效卻有可能導致整個(gè)組件失效報廢，其對環(huán)境產(chǎn)生的影響遠大于背板本身對環(huán)境的影響。
“舉例來(lái)說(shuō)，只能使用10年的組件和能長(cháng)期使用超過(guò)30年的組件，對環(huán)境造成的影響有著(zhù)顯著(zhù)差別?？煽磕途玫谋嘲宀牧细鼙ＷC組件的使用壽命，減少組件提前失效帶來(lái)的廢棄物數量，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(cháng)期可靠性。”一位背板生產(chǎn)商如是說(shuō)。
從2016年開(kāi)始，PA聚酰胺背板材料在全球范圍內發(fā)生大面積開(kāi)裂問(wèn)題，包括歐洲、印度和中國，且這類(lèi)背板的開(kāi)裂失效問(wèn)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(jiàn)微裂紋，由于肉眼無(wú)法識別，在當時(shí)并未引起重視，然而這些組件在后續幾年便出現了如功率顯著(zhù)衰減、背板黃變和開(kāi)裂等嚴重失效情況，給電站投資回報帶來(lái)了嚴重影響。
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(yáng)能系統研究所曾對一批老組件進(jìn)行跟蹤回收，該研究所所長(cháng)沈輝教授表示，各行業(yè)應制定產(chǎn)品回收利用和處置的機制，在我們調研回收光伏組件的課題項目中發(fā)現，經(jīng)過(guò)23年戶(hù)外使用，有些組件依然顯示很好的整體性能，衰減不大（約6%），甚至可以繼續使用，這與其早期使用好的封裝材料有很大關(guān)系。隨著(zhù)現代制造業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及新材料性能的提升，我們相信組件預期壽命將得到有效的延長(cháng)。
對于衰減問(wèn)題，晶澳太陽(yáng)能副總裁曹博表示：“我們在日本電站項目上同樣使用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(lái)衰減了16%，這個(gè)衰減是非常大的，輔材選擇對組件衰減有重要影響。”
從度電成本角度看，光伏系統運行越久，電力成本就越低，可獲得更高投資回報。經(jīng)測算，一個(gè)只能運行10年的光伏系統度電成本是一個(gè)能運行25年的光伏系統成本的兩倍。
保障組件平穩運行25年以上的壽命使用周期，還是10年一換？基于對電站長(cháng)期穩定發(fā)電的訴求，國內最早從五大電力公司開(kāi)始，在其電站設備招標文件中，要求“采用Tedlar TPT背板”。在他們看來(lái)，盡管每平方米的單位價(jià)格稍高，但權衡全壽命的輸出電力及電力衰減程度，使用經(jīng)受戶(hù)外25年考驗的背板，長(cháng)期投資回報及穩定性仍高于其它。誰(shuí)都不希望在電站運行不到10年，又需面臨更換組件的窘?jīng)r，這無(wú)異于造成二次浪費，加大環(huán)境污染，更增加運營(yíng)維護的成本。
貼近生活，安全穩定是基礎
2017年，被稱(chēng)為分布式光伏發(fā)展“元年”，從某種意義上說(shuō)，分布式無(wú)論從經(jīng)濟性（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(lái)新的挑戰和機遇。
我們很欣喜地看到光伏產(chǎn)業(yè)開(kāi)始從單純制造業(yè)向能源電力輸出進(jìn)行轉變，角色變化的背后承載著(zhù)數十年的發(fā)電技術(shù)與經(jīng)驗積累，這些積累來(lái)自于更成熟的大型地面電站，從材料到設備選型，都經(jīng)歷了大浪淘沙的篩選過(guò)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。背板失效可能導致重大災難、無(wú)預警電力衰減并危及安全。
“分布式光伏發(fā)電市場(chǎng)井噴在即，未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的家庭電站，安全問(wèn)題需提上日程，事實(shí)上在一些容易發(fā)生火災的地方，以氟膜為基礎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作用。當然，這有個(gè)前提，即組件所采用的氟膜必須是質(zhì)量可靠的。”
從消費者角度考慮，對光伏發(fā)電系統的要求比較直觀(guān)，主要基于發(fā)電量與安全性能兩方面。據介紹，氟材料之所以被廣泛使用在光伏背板上，正是因為其長(cháng)期穩定的特性。使用超過(guò)25年實(shí)例認證的產(chǎn)品將增加居民使用光伏發(fā)電系統的信心，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公司負責人表示：“我們對分布式發(fā)電系統設備的選擇更加謹慎，組件使用材料是重要核實(shí)環(huán)節。不論是地面電站還是分布式電站，尤其居民發(fā)電系統，都不應該成為未經(jīng)認證新產(chǎn)品的試驗場(chǎng)，即便是通過(guò)了測試也還需觀(guān)察其戶(hù)外使用情況，我們要對業(yè)主和用戶(hù)負責。”
盡管市場(chǎng)上通過(guò)國際認證機構測試的背板產(chǎn)品不在少數，但有些背板在實(shí)際使用過(guò)程中還是出現了各種問(wèn)題。面對戶(hù)外環(huán)境實(shí)際情況，目前對背板有六個(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。除此以外，部分新進(jìn)入者為了體現新品的性能優(yōu)勢，推出各種單項測試、強化測試等，這對于組件在戶(hù)外受到的環(huán)境應力是不一致的，并無(wú)法反映組件在戶(hù)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(cháng)期老化性能的測試方法和標準，從而導致各種質(zhì)量不一的材料都能夠通過(guò)測試，被應用在組件產(chǎn)品上。使用這些材料的組件經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的戶(hù)外暴曬，陸續出現老化失效問(wèn)題。對此，專(zhuān)家建議完善測試方法，以更準確地預測背板材料的長(cháng)期可靠性，從而更好地保障組件的正常使用。
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