一场关于光伏组件隐裂问题的讨论 编者按:事情的起因是这样的，某年某月的某一天，在本刊组建的一个光伏人群里，有群友发上来一张人踩在组件表面进行清洗的照片（图 1），于是，群里的“技术控”们瞬间活跃起来，开始了下面的对话 由于对话比较凌乱，为便于阅读，小编在尽可能尊重发言者原意的基础上，对其中一些发言进行了合并、缩减等“技术性”处理，如有不当，小编这厢有礼，还望诸君见谅！ 魏宇平：不是说组件不能这么踩压吗？ 罗多：怎么能这样清洁啊？ 王淑娟：感觉这要是被检测的人看到，会拿去做失败设计的典型案例的 赵膑：它是 BHPV，有强度的 朱雪梅：人上去踩应该没事，组件做过机械载荷实验，需要加载 2400Pa 的载荷，一般都能通过北美地区用的组件加载 5400Pa，也能通过 程波：不要结论下得太早，BHPV 可以做到 9000Pa 罗多：电池内部踩踏以后容易造成隐裂非晶硅就没有这个问题 程波：BHPV，B 是建筑 H 是强度，是蜂窝结构原理 朱雪梅：我们跟踪非晶硅组件的实验，做了好几年，没发现问题 罗多：威海市民广场做科技鉴定，上去了 200 多名专家 朱雪梅：我说的还不是 BHPV，是普通组件 罗多：@程波，就是蜂窝铝板做背板的光伏构件？ 程波：是的，@罗多。
罗多：我知道你们这个组件，对于建筑承载要求来说，这个构件是够了，但电池片受不了 朱雪梅：高频振动对组件应该会有影响 罗多：2400Pa 是均布压力，人员踩踏是冲击力，受力情况不同的 朱雪梅：和 2400Pa 相比，人的载荷算起来不大，关键是组件别有应力，紧固点的分布和边框都有关系 程波：解释得很到位，正负风压和人踩是两码事 朱雪梅：机械载荷试验失败的大多是因为边框受力出现问题，很多厂家送样过来做实验，我们一看边框和紧固点，基本就能判断组件能否通过实验 罗多：一般人的载荷算施工载荷，按照 1KN 算，的确没有 2400Pa但是，冲击力带来的是剪切变形，而均布发生的主要是弯曲变形 罗多：你踩不破玻璃，但是电池片内部可能已经产生裂纹了，用红外线拍照可以看出来为什么规范要求留检修通道呢？就是为了维护的通道 朱雪梅：如果有隐裂，继续在室外做发电量实验，电站的能量效率会变小，就能发现有隐裂了 程波：不可能有隐裂状况发生的，大家可以了解一下蜂窝结构的特性，就知道了 朱雪梅：组件有轻微的隐裂暂时不影响电性能，如果隐裂很严重，填充因子就降低了 罗多：如果你的面板玻璃厚度达到 6mm 以上，可以踩，但要悠着点踩。
王润川：隐裂日后会有问题 朱雪梅：对，高频振动影响大电池片的隐裂问题确实是目前比较严重的问题 罗多：光伏行业做的机械载荷实验根本不是模拟人体载荷的，抗软物冲击才是，也就是要用轮胎来砸才是 朱雪梅：机械载荷实验室加载静载荷的试验，是模拟雪载荷吧罗多，您说的是 IEC61730-2 光伏组件安全认证第二部分：试验要求中撞击试验吧？ 罗多：应该是，不记得这个标准号了，我主要指夹胶玻璃的耐撞击实验你去建材实验室砸一下，再去检查效率、绝缘性和湿漏性，通过了再说 程波：这个产品做过这方面的测试，没有问题上图，有图有才真相） 李淳慧：BHPV 组件因为结构和材料与常规组件不一样，所以耐踩压大大优于常规组件 罗多：结构是不一样，但是，里面的电池片是一样的吧？难道 180mm 厚？ 程波：150mm 之内厚，背板是金属的，接线盒升温 40 度之内，钢化玻璃 朱雪梅：撞击试验室为了考核组件破碎后，不能有太大的碎片溅出，划伤和刺伤人员很多组件试验后依然没有破碎，电性能也没有发现问题 罗多:你做了抗冲击试验以后，又做效率、绝缘性、湿漏性试验？有衰减吗？ 朱雪梅：有的会有，大多变化不大绝缘一般问题不大，组件一般做环境试验后湿绝缘问题会多一点。
程波:衰减肯定低于常规组件，我是金属背板，水分子渗透式影响衰减率的主要原因，所以金属的背板肯定优于 TPT 罗多:很想看看你的实验报告，广东省在做一个光伏阳台栏杆的标准，软硬物冲击是栏杆必须做的，苦于没有做过实验 朱雪梅：双玻组件做组件破裂试验倒是经常会有点问题 朱雪梅：很多厂家倒是在我们这做 TUV 和 UL 的设计鉴定和定型，以及安全试验 罗多:这个是建材 3C 认证里面的要求，不是 TUV 和 UL 认证，是要做了抗冲击试验以后，再做效率、绝缘性、湿漏性试验 程波:我的背面材料是类似水泥板的材料，所以软硬物冲击跟水泥墙体是一样的 罗多:我当然知道蜂窝板啦，别忘了我是做幕墙出身的 朱雪梅：@罗多，那不一样，那是性能试验，不是安全试验吧？ 程波：@朱雪梅，安全试验了，是破坏后再检测的 朱雪梅：@程波，破坏后检测组件的效率和绝缘，那就属于考核组件做抗冲击实验后性能依然需要正常，安全试验主要是考核组件破坏后没有发生安全问题这两种实验设计的初衷不一样这是针对材料的您的 BHPV 组件的特点和主要优势在哪？ 程波：只要是利用在建筑上的建材，这些检测是必须的，都要符合建筑的相关规范标准，可以直接代替建筑的外维护材料也是。
BIPV 不完全符合建筑的相关规范标准，还没有完全做到可以直接代替建筑的外维护材料，投资成本高，投资收益率低 朱雪梅：@孙韵琳，大家想请教您一个问题：现场安装好的组件，阵列表面能否上去人员踩踏？ 孙韵琳：不能，会形成隐裂和碎片，这已经有惨痛的教训，我们检测过将近 2000MW 的电站 朱雪梅：有现场电站的数据做支撑？ 王志强：根据技术强度指标是可以踩踏的，但是有些厂家是否真的做到了，就要另当别论了 孙韵琳：很多项目尤其是屋顶电站问题尤为严重 朱雪梅：国外安装过程并不排斥踩踏 程波：BHPV 在今年的上海展会上，上千人次蹦踩后，回来做 EL 等检测对比，没有任何变化 王志强：欧洲很多厂家在设计、安装中都是需要的，不踩踏是不可能的 孙韵琳：我们去国外电站学习时，并没有看到踩踏预留合理通道，方便安装和后期运维 王志强：那应该是地面电站，没事上去踩，没有必要 程波：常规的组件是走边框的，BHPV 是有足够的强度的 孙韵琳：组件的机械载荷测试是安规要求，不等于可以允许踩踏 王志强：很多设计是没有间隔的，预留通道那就不是真正的 BIPV 了 朱雪梅：隐裂的形成问题比较复杂，是否是踩踏形成的，需要做对比试验，机械载荷实验是静载荷。
巍宇平：我看过一种，是这么解决的（如下图） 王志强：我个人觉得，一般人的踩踏，如果不是故意破坏那是没有太大的压力的 朱雪梅：弯曲力和剪切力确实有区别，我同意王志强的看法 王志强：至于目前为了控制成本，减小强度，减小玻璃的厚度，这不在我们讨论的范围之内 孙韵琳：我说一点自己的理解，大家指正：组件做机械载荷试验包括冰雹等测试不允许破碎，但没有说一定不会形成隐裂和碎片，这是两个不同的概念在 BIPV 项目里面，允许人在上面走而组件不会破碎，这只是因为建筑材料的最基本要求 程波：静态载荷和活载是两回事，也就是下雪和上人是两码事 孙韵琳：我有组件 EL 测试照片来佐证上面的说法 王志强：下雪是静态的，我指的是冰雹，冰雹是冲击力，不大 朱雪梅：机械载荷试验和冰雹试验后都要测试电性能和绝缘性能，实验后的测试结果表明：影响不大，不过不完全排除有小隐裂存在 孙韵琳：我发几张照片上来（如图） 孙韵琳：标称功率：240W，实际功率：150.29W；标称功率：240W，实际功率：180.85W大家有什么体会？ 王志强：国内组件出现了很多的问题，但是我们在欧洲运营了 20MW 目前已经 2 年了，没有发现任何国内的这些问题，衰减也很少。
朱雪梅：咱们国内的电站从设计、安装、验收还没有形成严格的要求规范和运营管理系统 吴军杰：@孙韵琳，孙老师您好！我想请教一个问题：从大家讨论的这个问题来看，目前的电池片越做越薄的趋势是否有问题？据说，除了踩踏，许多组件隐裂都是在运输乃至现场正常搬运过程中形成的，甚至抬着上下个楼梯都有可能产生隐裂如果它这么脆弱，又如何能在野外自然环境下运行 25年？ 朱雪梅：@吴军杰，问得很好，在室外风霜雨雪雾霾的恶劣环境下运行 25 年的电站系统，如果这么娇气，确实…… 巍宇平：国内的很多是安装问题，去年年底抢电价，安装质量较差，据说不少项目现在还在消缺 朱雪梅：是的，咱们目前做的电站都还比较粗糙设计规范和验收规范都存在很多的问题，设计和验收应该是挂钩的至少我们发现运输过程会有隐裂产生 程波：隐裂情况我认为主要是切片、加工、封装造成的上下楼梯都会隐裂，那是边框太弱了，是偷工减料造成的 王志强：不是说运输中平放会有、后来改为立放就基本解决了这个问题了吗？ 王志强：雪梅，你说的运输是立放包装吗？ 程波：立放包装解决不了根本问题，因为运输是动载荷所以一定要有强度 朱雪梅：就是木箱，有立放有卧放的，立放好点尤其对非晶硅组件，卧放很容易破裂。
吴军杰：@王志强，运输过程怎么轻拿轻放都没关系，那也只是安全运到现场，可电站 25 年自然环境的考验没那么简单 巍宇平：有些电站现场的大风很厉害 朱雪梅：@程波，建筑一体化强调的是整体强度和安装方式，不过对于目前的屋顶和地面电站，确实安装过程非常重要 程波：如果设计的时候把组件结构强度做好，一切问题不就解决了嘛 孙韵琳：这个问题最近很多人在讨论IEC61215 和 IEC61730 大家分别了解一下：一个是性能，一个是安规，我觉得大家搞混了要求不同，关注的点也不同 朱雪梅：好的，谢谢@孙韵琳！我们空间产品质量考核条件很苛刻，静态和动态环境和力学实验差别很大 丁文磊：哦，还真要学习，IEC61215 是 2008 年以前比较关注的一个认证，到了以后貌似都更关注IEC61730 了 朱雪梅：是的，IEC61215 是针对性能的，IEC61730 是针对安全的 孙韵琳：关注性能和关注安全，其侧重点本来就不同关于组件的性能保障和安全性问题，近期有不少朋友从不同的方面提出来，我想大概可以这样来理解： 1.从组件本身的安全性来讲，根据 IEC61730 的要求，需要进行机械载荷实验和冰雹实验等，在实验之后要求组件不能出现物理上的破坏，否则计为不合格，这是从安全方面来考虑，因此有人就此提出：组件是完全可以踩踏的，理由是因为冰雹和撞击实验比人在上面踩还要严重得多。
2.从组件本身的性能来讲，IEC61215 的相关要求，对在 STC 条件下测试的性能进行规定，这与第一条本身有很大差别，这是实实在在从组件的发电性能来评判的 其实风压测试、雪压测试、静载荷测试，这些压力都是均匀分布的，而人在安装或运维过程中的踩踏，其压力是非常不均匀的，这是根本！所有的组件厂家在承诺说我的组件踩了不会碎的时候，并没有说过我的组件踩了还完全正常发电，这是有本质区别的 关于运输方面，已经有相应的国际标准，尚德很多年前就在牵头做这项标准，其实就已经意识到运输过程会对组件造成影响，至少会形成潜在的影响但只要运输过程不出现暴力搬运或者任意堆压，其隐裂是可以控制的我们在大量的项目现场发现，组件都有暴力运输或安装的原因，尤其是有些情况下为了省事，任意的堆积，这是形成问题的巨大隐患 安装过程中，也会形成隐裂，如南方地区的屋顶项目，如果一个人双手托，会不方便行走，两个人搬又太浪费效率，所以就选择一个人背于是问题来了：背的时候组件与背部的受力会非常不均匀，因为人走路会颠簸，这时会形成瞬间和局部的巨大压强，最后形成 U 型碎片和隐裂 还有一种情况：由于没有合理通道，在安装完组件后给汇流箱布线尤其是布汇流的出线时，一般都是 70 线径，这时工人为了方便，都是一排人直接踩在组件上拉电缆，一来二去就会形成平行碎片和隐裂。
在户外的环境中，不管是风压还是雪压，其实都是均匀分布过来的，不会容易形成这些问题至少不会像大家担心那样，好像组件变得太娇嫩了组件本身在做了高低温双 85 实验后还会再测试性能，因此这些外在的环境变化是不会对组件有太大的物理影响，除了紫外会对 EVA 或背板。