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这些光伏组件的玻璃为何都自己爆掉了?

作者:陆究群 来源:智汇光伏

先看几张组件在使用的过程中,玻璃自爆的情况。

这些光伏组件的玻璃为何都自己爆掉了?
这些光伏组件的玻璃为何都自己爆掉了?
这些组件有晶硅组件,有薄膜组件,但有一个共同的特征:

都是不加边框的双玻组件!

之前就有运维单位反映:

他们负责运维的宁夏某电站用的是不加边框的双玻组件,所有的组件都不敢碰,一碰就爆掉。只能等着组件自己爆,爆一块替换一块。

从早期的薄膜双玻组件到后来的晶硅双玻组件,不加边框的双玻组件为什么容易发生玻璃自爆呢?对这一问题进行了初步的探讨。

一、不加边框双玻组件的优点

2015年开始,光伏项目的投资逐渐从西北地区转移到东南部沿海地区,PID现象引起业内的关注。

什么是PID效应(详见:热词“PID效应”,你怎么理解? )?

多个(例如现在常用的是22个)光伏组件串联之后,处于组串末端的光伏组件的工作电压会比较高(400V~900 V之间),且组件边框一般都是接地的(电压为0V)。因此,高压组件的电池片和地面之间有可能会形成电流,此电流称为漏电流,使玻璃种的钠离子迁徙而影响组件输出功率,造成大面积功率损失。

这些光伏组件的玻璃为何都自己爆掉了?
PID效应造成的组件失效

为了解决PID效应,不加边框的双玻应运而生。大家发现这类组件的优点主要有以下四点:

1)很好的解决PID效应

由于无边框,所以就不会产生漏电流,也就不会发生PID效应。

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2)组件前后受力均匀,电池片不容易发生隐裂

3)底部不容易积灰

由于光伏组件的下边缘没有边框的遮挡,灰尘能很好的滑落,组件下变换不会形成积灰带。

这些光伏组件的玻璃为何都自己爆掉了?

 
4)大幅节省成本

据介绍,目前一张60片光伏组件的封装成本,大约为180元。由于近期铝材价格上涨,边框的成本约为60元/张。即使按照300W高效perc组件考虑,60元的边框成本均摊下来,大约0.2元/W。

在目前市场行情不好的情况下,光伏组件企业之间的投标价格竞争,都是几厘几厘的拼。去掉边框就能剩下0.2元/W,价格竞争力大幅增加!

二、不加边框双玻组件为何容易自爆?

不加边框的双玻组件为什么容易发生玻璃自爆呢?

大家讨论后认为造成这一现象的主要是以下三个原因:层压应力不均匀、使用过程中的热应力和机械应力不均匀。

1)层压应力不均匀

很多双玻组件玻璃的自爆都是沿着汇流带破损的。有研究认为,层压过程中,汇流带处的层压应力不均匀。在后期运行过程中,如果长期受到不均匀力,就很容易发生自爆。

2)机械应力不均匀

目前,组件的安装方式主要有两种:螺栓安装和夹具安装。不加边框双玻组件肯定都是采用夹具安装的方式。

由于铝这种金属具有很好的延展性,组件如果加铝边框,当组件受到较大的风荷载、雪荷载时,夹具处受到很大的机械应力。夹具通过铝边框,将受到机械应力均匀的传导到整个组件,整张组件受力相对均匀。

而不加铝边框时,由于玻璃的延展性无法与铝相比拟,不能很好的将所受机械应力进行传导,所以受力最大的就是与夹具接触处的玻璃边缘。

因此,日积月累之下,与夹具接触的玻璃长期受到不均匀应力,非常容易发生破裂。

3)热应力不均匀

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,从而造成双玻组件受到的热应力格外大。

要避免热胀冷缩,造成的热应力对玻璃破坏,最好的方法是对组件玻璃进行钢化。钢化玻璃应对热应力的性能要远好于普通玻璃。

普通的光伏组件,前板3.2mm钢化玻璃,能很好解决热应力带来的问题;

而双玻组件,由于玻璃重量远高于普通背板,为了减少组件的重量,降低安装的难度,双玻组件普遍上下两层均采用了2.5mm的玻璃。而2.5mm的玻璃是无法全钢化的,只能半钢化。半钢化玻璃长期在热应力的影响下,很容易发生自爆。

三、如何避免组件自爆?

解决热应力需要用全钢化玻璃,即将双玻组件的上下层玻璃都做到3mm。这样一是会增加成本,二是会增加安装过程的难度。

解决机械应力需要加边框,则组件成本直接增加0.2元/W。

双面组件能大幅提高组件的综合转换效率,个人十分看好双面组件的未来应用。以领跑者为代表,未来双面组件的应用量越来越大。

毫无疑问,双面组件肯定都是双玻组件。如果不加边框的双玻组件自爆问题得不到解决,未来双面组件会不会也大面积的出问题?

由于了解的项目案例有限,不确定“不加边框的双玻组件容易自爆”是个别几个案例还是普遍现象。

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