【DNV GL】2020 年光伏组件可靠性计分卡-solarbe文库

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合作对象 2020 年光伏组件可靠性计分卡第六版 MAKE DATA MATTER. PV EVOLUTION LABS 撰稿人作者 Kenneth Sauer，高级光伏工程师 Adam Gushansky，项目经理 Tori Clifford，市场部负责人 David Delong，网站运营经理兼摄影师 Tara Doyle 首席商务官 tara.doylepvel.com Ryan Desharnais 首席技术官 ryan.desharnaispvel.com Tristan Erion-Lorico 光伏组件业务负责人 tristan.erion-loricopvel.com 关于 PV Evolution Labs PV Evolution Labs PVEL 是全球领先的光伏组件可靠性和性能测试实验室，专为下游的太阳能项目开发商、金融商、资产所有者和运营商提供服务。凭借着十多年经验和数据的积累， PVEL 能够提供论证太阳能技术可融资性的评估测试。其值得信赖的独立报告以数据驱动的可量化指标取代了有关太阳能设备性能的假设，从而实现高效太阳能项目开发和融资。 PVEL 关联各大光伏和储能制造商，在全球拥有 400 多个下游合作伙伴，合作伙伴的年购买力超过 30 吉瓦。 PVEL 的使命是通过生成有效数据来加速太阳能技术的采用，从而为遍布全球的下游光伏买家提供支持。访问 pvel.com 了解更多信息。目录简介前言首席执行官寄语 5 PVEL 的 10 年测试历程 .6 光伏技术及其可靠性和测试光伏组件制造发展趋势 8 光伏组件失效模式和老化机制 9 保修和认证限制 10 现场的可靠性故障 .11 测试结果方法 PVEL 产品认证计划 PQP 13 PVEL 2019 产品认证计划 14 结果概览 .15 热循环 16 湿热 .18 动态机械负载测试序列 .20 电位诱导衰减 .22 PAN 性能 24 历史计分卡 26 工厂址的影响 .27 案例研究 PQP 失效 29 背板耐用性测试序列 .31 光照和高温诱导衰减 LeTID .32 独立工程师 IE 视角 DNV GL 作出的贡献 33 结论降低收入风险的五个步骤 .36 结论 .37 3 简介前言首席执行官寄语今年的光伏组件可靠性计分卡对我个人有特殊意义。十年前，在我创立 PV Evolution Labs PVEL 的那段时间，我正准备成为一名父亲。我曾经说过，那时安装的系统将一直持续运行到我未出生的孩子大学毕业。遗憾的是，并非所有在 2010 年安装的系统都经久耐用。那一年出现了电位诱导衰减 PID 这种失效模式，这一模式可使电站的发电量最多降低 30。在我们今年的 PQP 测试中， PID 衰减测试结果的中位数已创下实验室历史最高纪录。 PID 是我们业内许多人士认为都已解决的问题。但本报告中不仅再次出现了 PID，而且还记录了许多其他故障，这令人十分不安。在过去几年中，我们见证了光伏技术的巨大创新。这份创新列表令人印象深刻，其中包括双面、更大的硅片、半切割和叠瓦电池、新颖电池间互连方法、 PERC、 HJT 以及一系列其他的高效电池技术。我们还测试了更薄的框架和玻璃、反光焊带、新型密封剂和背板等材料。在急于创新的趋势下，一些制造商忽视了基本的质量管控。但毫无疑问，太阳能光伏技术的进展至关重要。我们的计分卡合作伙伴 DNV GL 在其能源转型前景展望 Energy Transition Outlook 中指出，到 2050 年，地球的温度预计会升高 2°C 以上，这一结果将对全球造成灾难性后果。快速扩大可再生能源的产能对于应对气候变化至关重要，而效率更高、成本更低的光伏电池和组件技术有助于我们更加接近这一目标。这将引领全球太阳能产业走向何方光伏价值链上的每一个参与者都面临着压力在满足能源转型需求的同时，也要带来盈利的投资机会。 PVEL 正在为建设所需的可靠、可融资的太阳能电站创造重要的数据。第六版 PVEL 计分卡重点介绍了我们最重要的一项测试计划，即光伏组件产品认证计划 PQP 中的数据。这项计划中涵盖我们测试过的各种出色技术、对顶级制造商卓越表现的认可，以及任务关键型风险缓解策略。这些旨在协助全球太阳能行业在面对光伏组件的发展，以及部署呈指数级增长的太阳能的压力逐年增长的趋势下，能够保证质量和可靠性。我们希望今年的计分卡能使整个行业专注于部署经久耐用的太阳能系统，以造福包括我十岁儿子在内的所有下一代。 JENYA MEYDBRAY 首席执行官 PV Evolution Labs 5 PVEL 的 10 年测试历程各个时段的产品类型早期 P 型单晶和多晶，薄膜以及 CPV 技术所有电池都包含 3 根主栅线，规格均为 156mm 仅单面有限的电池创新为早期采用测试推出半切割电池增量电池设计改进新的背板和密封剂材料电池的重大进展测试了 8 种不同的电池技术，包括 n 型 PERT、 p 型 PERC 和异质结 HJT 3 种不同的电池尺寸和 4 种主栅线组合 PERC 开始占据主导地位在制造商验证 PERC 电池技术时，测试的产品组合完全一致推出尺寸更大的电池（高达 161.7mm）电池和组件的重大进展 8 种不同的电池尺寸 125mm、 156mm、 156.75mm、 157.25mm、 158.75mm、 161.7mm、 162mm 和 166mm 8 种不同的电池技术 p 型单晶 Al-BSF、 p 型多晶和单晶 PERC、 n 型单晶 PERT、 HJT n 型单晶、 p 型双面单晶 PERC、 n 型双面单晶 PERT 和 CdTe 具有以下 5 种不同主栅线数量的电池 3、 5、 6、 9、 12 单面和双面玻璃 -玻璃组件单面和双面玻璃 -背板组件 4 种不同的电池互连类型标准焊带、 ECA（叠瓦）、交叉背接触 IBC 和金属穿孔卷绕 MWT 2010 年 2012 年 2014 年 2016 年 2018 年至今光伏技术及其测试和可靠性 8 光伏组件制造发展趋势短短几年内，光伏组件制造业的格局已发生巨大变化。从 PERC 电池技术的迅速崛起到双面产品的日益普及，光伏组件买家面临着一个日趋复杂的市场。本年度计分卡中的结果表明，当制造商采用新流程或开始使用新元件时，开发商、投资者和资产所有者将受到直接影响。 PVEL 观察到光伏组件技术目前存在三个重要趋势，从风险缓解的角度来看，这些趋势对于下游利益相关者尤为重要。制造商急于将新技术推向市场，在这一趋势下， PVEL 观察到过去已知的失效机制再次出现，同时还伴有新的衰减模式。 1. PERC 电池结构的大规模采用钝化发射极背接触 PERC 电池已迅速取代曾经占据主导地位的铝背场 Al-BSF 电池。回报 PERC 电池效率更高，在弱光和高温条件下通常表现更好，并且生产成本与 Al-BSF 相当。 _ 风险一些 PERC 电池容易受到光照和高温诱导衰减 LeTID 的影响，会使电站的发电量产出最多降低 10。易受硼氧复合体不稳定性的影响也是一个问题。 2. 新电池设计更多主栅线、圆形焊带、更大的硅片、半切割或三切割电池制造商现在使用的电池拥有超出 2012 年电池型号 4 倍的主栅线、新型焊带、多种硅片尺寸，同时还有半切割或更小的电池。 _ 风险一些新电池设计更易受到隐裂的影响，可能需要在生产线上变更工艺流程，而变更的实施难度非常大，会增加缺陷率。回报新电池设计正在提高光伏组件的效率和铭牌额定功率，从而降低成本。 3. 新组件设计更薄的框架、玻璃 -玻璃、双面、重定向反光膜 LRF 光伏组件制造商正在竞相推出重量更轻的组件、双面选项、新颖设计以及尺寸更大的组件。 _ 风险较新规格的组件可能更易损坏，并且可能与现有的安装系统不兼容。该行业缺乏有关新元件和新设计的长期现场数据。回报组件更轻，因而更易于运输和安装。新设计和新材料可以提高铭牌额定功率。 9 光伏组件失效模式和老化机制光伏组件容易受到各种失效模式和老化机制的影响。为使 PV 组件在其模拟寿命内可靠运行，制造商必须遵循严格控制的流程并使用优质元件。如果忽略质量保证 /质量控制步骤或使用不合格材料，则可能导致过早失效。失效模式测试序列可能的原因项目影响玻璃破损动态机械负载（第 20 页）框架或玻璃结构不稳固功率损耗增加；安全问题接线盒未密封湿热（第 18 页）劣质元件和 /或不正确的封装技术安全问题 PID PID（第 22 页）劣质元件、电池设计和 /或质量控制功率损耗增加二极管故障热循环（第 16 页）劣质二极管和 /或制造质量控制功率损耗增加；安全问题主栅线腐蚀湿热（第 18 页）和湿冷冻（第 20 页）不良的层压质量和 /或元件功率损耗增加分层湿热（第 18 页）和湿冷冻（第 20 页）不良的层压质量和 /或元件功率损耗增加；安全问题缺乏长期现场数据现今建造的项目所利用的技术和元件，在 25 年前或更久之前尚不存在。目前也缺乏现实数据，而无法证明许多近期的光伏组件设计具有持久的可靠性。右侧图表中概述了光伏组件的缺陷。下表列出 PVEL 重现了在运输或压力测试后的一系列缺陷。资料来源 IEA PVPS， 2014 年； PVEL 添加的 LeTID 和背板故障， 2019 年保修和认证限制认证和保修是获得全球市场认可和太阳能光伏技术融资的重要前提。但是，认证不能确保组件在现场长期保持可靠性能，并且在组件失效或衰减时，提供保修也不能完全避免财务损失。保修面临的挑战 1. 偿付能力和响应能力当制造商资不抵债或未能及时响应索赔时，保修服务便无法保护买家。 2. 测量不精确在现场精确测量功率衰减极其困难，因此大多数成功的保修索赔皆是由性能过低或完全失效引起。保修通常会针对测量不确定性提供 3 的缓冲。发电量产出降低 3，加上每年可预期的衰减，最终会导致堪比数百万美元的收入损失。 3. 承保范围限制即使索赔已获接受，保修通常也仅包括替换组件的成本，而不是与劳动力或发电量损失有关的成本。由于制造技术的进步，当下合适的替换组件可能无法用于较旧的系统；另一方面，保修也不包括升级系统以兼容当前替换组件的费用。 10 范围限制 IEC/UL 61730 认证的重点是安全性和非危险性操作。 IEC 61215 仅审查运行前几年出现的缺陷。标准样品制造商可以提交精心制作的样品以进行认证，而不必测试其市售产品，并且他们通常可以在其组件的 BOM 中更改元件组合而无需重新认证。进展缓慢更新认证标准需耗时多年，无法跟上技术变革带来的新失效模式。具体而言，认证标准在解决 PID 和 LeTID 问题方面进展缓慢。认证的不足之处 18 光伏模组故障和保修案例研究某个大型商业和工业项目开发商在美国多个地点部署了由一级制造商制造的组件。不良的组件结构引发了渗水问题，最终导致分层、腐蚀、高电流泄漏（安全隐患）和接地故障，并使整个系统陷入瘫痪。在与制造商解决了长时间的纠纷后，资产所有者需要花费数千万美元的成本更换大约 100 MW 的产品。保修仅涵盖产品本身，而不包括更换成本、系统升级或因资产无法使用造成的收入损失。如果替换组件的功率不匹配，则需要对某些系统进行重新配置。仔细查看该组件的 PVEL 报告便会发现其存在的结构缺陷。该产品通过了 IEC 61215 认证要求的湿热测试，但在经过 PVEL 更严格的湿热测试后，其便显示出了分层和腐蚀的迹象。来自于现场的受损光伏组件，带有主栅线腐蚀和分层的迹象。现场的可靠性故障每个制造商的现场可靠性 Heliolytics 对全球范围内 3,500 多个运行中的光伏系统（代表超过 37 GW 的电力）进行了空拍红外扫描。空拍红外扫描可找出光伏组件中无法由外观检验发现的缺陷。对这些数据的分析表明，光伏组件的可靠性并不总是与制造商的全球领先地位有关。左侧图表显示了每个组件制造商的子组件失效率。这些是由至少三分之一的组件短路所引发的故障，会使组件功率最小降低 33。这些故障可以有效指出由焊接不良、二极管故障、背板和 /或电池可靠性问题引起的主要可靠性问题。此数据集涵盖提供了五个或更多经 Heliolytics 扫描的地点的制造商。根据 Heliolytics 的现场调查，在出现故障的前十大制造商中，有四家均位列 BloombergNEF 1 级制造商名录 *；这表明在采购光伏组件时，仅参考行业顶级名录并不足以完成充分的尽职调查。 *PVEL 与 BloombergNEF 合作，注明了当下正参与 PVEL PQP 的 1 级制造商。条形图显示了不同制造商生产的组件中，存在子故障的组件所占的百分比（最高 0.68，最低几近 0.00）。不良的组件使资产所有者直接遭受了收入损失。认证测试和保修未能完全避免损失。子组件失效率 1 级 0. 6 8 0. 5 1 0. 4 5 0. 3 9 0. 3 6 0. 3 6 0. 2 8 0. 2 8 0. 2 5 0. 2 4 0. 2 3 0. 2 2 0. 2 1 0. 1 8 0. 1 4 0. 1 3 0. 1 2 0. 1 1 0. 1 0 0. 0 9 0. 0 8 0. 0 8 0. 0 7 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 1 级制造商测试结果方法 PVEL 产品认证计划计分卡排名基于 PVEL PQP 对光伏组件的认证结果。 PVEL 在 2012 年制定了这项严格、全面的计划，其包含以下两个目标 1. 为太阳能项目开发商、投资者和资产所有者提供独立、一致的可靠性和性能数据，以进行有效的供应商管理。 2. 向在产品质量和耐用性方面有志超越其竞争对手的制造商提供独立认证。如今， PQP 已成为全球开发商在采购风险缓解流程中必须纳入的步骤。 PQP 报告对下游公司免费。 PVEL PQP 的核心原则作为一个稳定如一而又讲求条理的测试序列， PQP 在市场上独树一帜，专用于支持下游的太阳能设备买家、投资者和资产所有者。该计划能够提供客观的供应商评估和严格的尽职调查。其遵循以下四个原则 13 “部署光伏组件时，但凡存在一个有缺陷的元件或制造缺陷，都有可能极大影响资本支出和系统级发电量产出。正因如此，我们在采购风险缓解标准流程中纳入了使用 PVEL PQP 报告来指定光伏组件物料清单的环节。” 行业观点 KEVIN SHEEHAN 美洲地区供应链高级总监 BayWa r.e. 经验数据 PQP 将性能假设替换为经验指标，帮助优化收入和发电量产出模型。随机挑选的样品为 PQP 测试提交的所有产品物料清单 BOM 在生产中都经过目击测试，并由 PVEL 审核员在工厂进行密封。定期更新 PQP 每年都会更新，以便在推出新技术和制造技术时为买家提供贴近行业发展的相关数据。标准化流程我们使用同一种方式和统一校准的设备，在相同的环境中对所有 BOM 进行测试。工厂目击测试流程 BOM 级测试为验证光伏组件的 BOM， PVEL 的审核员会遵循以下 8 个步骤来执行工厂目击测试流程光伏组件买家可在其组件供应协议中以附件形式中指定经批准的 BOM，以确保收到在 PQP 测试中表现良好的 BOM 组合。 PVEL 可为买方免费提供详细的 BOM 清单，以将其纳入供应协议中。 1. 对工厂执行高级别的流程审核。 2. 将物料从原始包装中取出后，拍摄 BOM 元件的照片。 3. 观察并记录 BOM 的 100 多个技术细节。 4. 严格跟踪每个 BOM 元件的各个生产步骤。 5. 收集背板、密封剂和连接器样品，以在 PVEL 进行测试和 /或盘点。 6. 记录用于焊接和层压的配方。 7. 在每个组件上签名，并用防损毁胶带密封托盘。 8. 将托盘直接运送到 PVEL 以进行 PQP 测试。 PVEL 2019 产品认证计划 14 PVEL 的 PQP 每年会定期更新，以响应下游买家、资产所有者、金融商、独立工程师 IE、制造商和独立研究机构等来源方提供的市场反馈。 2019 年 8 月， PVEL 发布了 PQP 史上最为重要的一次更新。此次更新对 PQP 计划作出了多项更改，其中包括添加有关背板耐用性、 LeTID 和机械应力的新测试。由于 PVEL 的新测试是在 2019 年年中推出，因此所有新测试的表现最佳者都未出现在此计分卡排名中。此报告以案例研究的形式对背板耐用性测试序列和 LeTID 敏感性测试的结果进行了讨论。关于机械应力测试序列结果的白皮书将于今年晚些时候发布。不过， PVEL 的下游合作伙伴可以获取接受过这些新测试的光伏组件的相关报告。 MAKE DATA MATTER. 18 结果概览 15 以下页面总结了 PVEL 的 PQP 测试结果，并列出了 2020 年表现最佳者。结果阐释后续页面将按字母顺序列出每个测试类别中的表现最佳者。页面中还将提供包括各类别 EL 图像和电参数在内的高级别性能衰减示例。图中的电参数定义如下最大功率 PMP、最大功率点的电压 VMP、开路电压 VOC、短路电流 ISC 和最大功率点的电流 IMP。条形图中所示结果显示了不同测试样品和 BOM（两者共同代表单个组件型号）的平均功率衰减情况。条形图还将 2020 年的计分卡结果与 PVEL 的历史数据集进行了比较。某些结果在发布时可能尚不可用，因此并非所有产品或型号类型都可在每个测试中表示出来。表现最佳的制造商也可能会根据自己的意愿拒绝列出。尽管 PVEL 是在 BOM 级别进行测试和报告，但在计分卡中表现最佳者仅以型号级别识别出。买家应联系 PVEL，以获取用于确定表现最佳者排名的完整报告。 PQP 报告包含 BOM 级结果，并对 PVEL 下游合作伙伴免费提供。 *制造商必须为所有可靠性测试序列提交样品，才能在计分卡中获得表现最佳者称号，但 PAN 文件和 IAM 配置文件的表征为非必选项。计分卡资格计分卡资格要求如下在 2020 年的 18 个月内完成工厂目击测试。提交样品以执行 PQP 中的所有测试序列 *。为每个测试序列至少提交两个经工厂目击测试的光伏组件样品。在每个可靠性测试序列后，表现最佳者的衰减程度需少于 2。 PAN 性能表现最佳者在 PVsyst 模拟中的发电量产出排名位于前四分位数以内。以下几项著名的光伏技术有资格纳入 2020 年计分卡符合条件的 BOM 中有 78 使用 PERC 电池。符合条件的 BOM 中有 77 使用半切割电池。符合条件的 BOM 中有 26 为双面组件。符合条件的 BOM 中有 13 为玻璃 -玻璃组件。 “自 2015 年以来，我们一直使用 PQP 测试结果来建立全球对 LONGi 高性能、可靠和创新产品的认可。如今， PQP 已成为我们的新产品和新 BOM 组合上市过程中的重要一步。” 行业观点方洪斌博士产品和技术总监 LONGi 热循环概览与结果背景随着环境温度的变化，电站现场的光伏组件中的元件会根据热或冷的程度而膨胀和收缩。这些元件具有不同的热膨胀系数，因此会在相同的环境条件下以不同速率膨胀和收缩。这就产生了名为“界面应力”的热力学效应，该效应会对光伏组件各层之间的粘接处施压。焊接接头疲劳便是这种应力的一个例子，它会增加串联电阻，从而在电流流经电阻较高的内部电路时增加组件中的压降，并在太阳最亮时降低组件性能。测试为何重要太阳能电站的预计寿命在 25 年以上，在此期间，即使在温和的气候条件下，光伏组件的材料元件也会膨胀和收缩数千次。在发生动态辐照度事件以及组件工作温度远高于环境温度的情况下，这种影响全天都会发生。在沙漠和其他干旱环境中，这种影响更为极端。热循测试序列揭示了温度循环是否可能导致过度界面应力，从而破坏组件并降低系统性能。热循环测试程序在此测试中，组件要经受极端的温度变化。我们将组件放置在环境模拟室中，并将模拟室中的温度降至 -40°C，保持不变，然后再加热至 85°C，再次保持不变。当温度升高时，组件也会经受最大功率时的电流。在 PVEL PQP 中，环境模拟室中的循环会在三个周期内重复 200 次，总共进行 600 次循环，相当于 84 天左右。此程序比 IEC 61215 测试要严格得多，因为后者总共只需进行 200 次循环。 16 初始 TC200 TC400 TC600 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 PMP VOC VMP ISC IMP 1618 17 背景比较结果关键结论今年，多种组件技术均展现了出色的 TC 结果，包括许多全尺寸电池和半切割组件类型，以及薄膜、叠瓦电池、多主栅线和异质结组件。有关过往 TC 性能的进一步分析，请参阅第 33 页。 2020 年计分卡中所有符合条件的组件类型的功率衰减中位数为 0.67。但某些组件的性能达不到这一水平，其中就包括此处的示例，此示例中我们可以看到电池金属化不佳和电池焊带焊接缺陷造成了 4 的功率衰减。其他 TC 故障包括两种组件类型在遭遇二极管故障后，引发了灾难性的功率损失；一种组件类型由于组件发生电气绝缘损坏而出现湿漏电故障。尽管 TC 性能总体上有所提高，但 PVEL 观察到某些 BOM 中仍存在重大故障。双面组件的考量因素玻璃 -玻璃和玻璃 -背板双面组件均在表现最佳者名单中占有一席之位。到目前为止，在 PVEL 的 TC 测试中，正面和背面的功率衰减量是一致的。 TC 测试序列中各组件型号的功率衰减 -10 -8 -6 -4 -2 0 表现最佳者位于此线以上历史数据 2020 年 2020 年 TC 表现最佳者制造商组件型号 Adani/Mundra ASP-7-AAA / ASP-6-AAA Astronergy CHSM72P-HC-xxx / CHSM60P-HC-xxx； CHSM72M-HC-xxx / CHSM60M-HC-xxx； CHSM72M DG-B-xxx / CHSM60M DG-B-xxx Canadian Solar CS1H-MS First Solar FS-6xxxA GCL GCL-M3/72H / GCL-M3/60H； GCL-M6/72H / GCL-M6/60H； GCL-M3/72GDF； GCL-M6/72GDF； GCL-M3/72DH / GCL-M6/72DH Hanwha Q CELLS Q.PEAK DUO G5； Q.PEAK DUO L-G5.2； Q.PEAK DUO G6； Q.PEAK DUO G7 Heliene 72M-xxx / 60MBLK HOME PV HT-SAAE HT72-156M V / HT60-156M V； HT72-156M PDV-BF / HT60-156M PDV-BF Jinko JKMxxxM-72HL-V / JKMxxxM-60HL-V LONGi LR4-72HPH-xxxM / LR4-60HPB-xxxM； LR6-72HPH-xxxM / LR6-60HPB-xxxM； LR6-72PH-xxxM / LR6-60PB-xxxM； LR4-72HIH-xxxM / LR4-60HIB-xxxM； LR4-72HIBD-xxxM / LR4-60HIBD-xxxM Panasonic VBHNxxxSA17 REC Solar RECxxxTP2M Silfab SLGxxxM / SLAxxxM Sunergy California CSUNxxx-72MH5 / CSUNxxx-60MH5 Suntech STPxxxS-24/Vfh / STPxxxS-20/Wfh Trina Solar TSM-xxxPE14H / TSM-xxxPE05H ZNShine ZXP6-72-xxx/P / ZXP6-60-xxx/P 0 -4 -2 -6 -8 -10 湿热概览与结果 18 背景尽管高温高湿条件在许多热带和亚热带地区中普遍存在，但温和气候条件下的光伏组件也会经历高温和高湿的时间段。当发生这些情况时，如果使用劣质组件或不合标准的层压程序，则可能导致组件过早失效和衰减。为评估组件的耐用性和可靠性，湿热测试重现了可能在现场发生的衰减和失效机制。测试为何重要光伏组件中的许多不同元件都以层压方式结合在一起。为在光伏资产的整个生命周期内达到性能预期，这些层必须牢牢粘附到光伏组件上。如果水分和高温减弱了用于粘合这些层的粘合剂的粘度，水、灰尘、土壤和其他异物便会进入组件并导致其内部元件发生性能衰减，从而降低发电量产出并影响整体系统性能。分层也是一个安全问题，因为它可会降低光伏组件的绝缘电阻，增加发生电击的可能性。湿热程序放入环境模拟室后，组件将处在 85°C 的恒定温度和 85 的相对湿度条件下并持续两个周期（每周期 1000 小时，共计 84 天左右），这是满足 IEC 认证要求所需时间的两倍。高温与高湿条件的结合可向光伏组件的每一层施加压力，而且能提供组件在现场可能的行为和性能的有关见解。但是，该测试的高温和无电流环境也可能导致某些 PERC 电池内的钝化硼氧 BO 复合体不稳定。为进一步探讨这种现象， PVEL 针对所有组件在最新的 PQP 中添加了经 DH2000 测试后的硼氧稳定化过程。若组件在经 DH 测试后普遍显示出 BO 不稳定的迹象， PVEL 便会向之前的 PQP 参与者提供该稳定化过程。 DH2000 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 PMP VOC VMP ISC IMP 初始 DH1000 18 19 DH 测试序列中各组件型号的功率衰减湿热是一项关键测试，可用于找出易受湿气侵入和腐蚀影响的低性能组件。我们可以在示例 EL 图像中看到这一点，该组件在 1000 小时的 IEC 61215 认证测试期内表现良好。但在 2000 小时后显现出了非常明显的性能差异沿主栅线和电池边缘可以看到腐蚀，且功率衰减超过 9。上图显示了 BO 稳定化前后的功率衰减结果。在最极端的示例中， PVEL 的测量数据显示，组件在经 DH2000 测试后的衰减率为 8.4，在 BO 稳定化后衰减率又恢复到 1.3。尽管一些行业研究表明， BO 不稳定是一种测试工件，只会在高温和无电流的条件（现场不存在这些条件 1）下出现，但我们还需要更多研究，以确定组件 25 年以上的使用寿命期间是否会出现不稳定现象。值得注意的是，这种现象仅影响某些 PERC 组件。双面组件的考量因素有大量资料表明，玻璃 -玻璃组件过去在湿热测试中表现较差。但到目前为止，在 PVEL 的 PQP 测试中，新型双面玻璃 -玻璃与玻璃 -背板组合均显示出了相似性能。这可能是由于玻璃 -玻璃组件中所用的胶膜已从 EVA 变为 POE。背景比较结果关键结论 2020 年 DH 表现最佳者制造商组件型号 Astronergy CHSM72P-HC-xxx / CHSM60P-HC-xxx； CHSM72M-HC-xxx / CHSM60M-HC-xxx； CHSM72M DG-B-xxx / CHSM60M DG-B-xxx Canadian Solar CS1H-MS* First Solar FS-6xxxA GCL GCL-M6/72H / GCL-M6/60H Hanwha Q CELLS Q.PLUS DUO L-G5.2*； Q.PEAK DUO G6*； Q.PEAK DUO G7* Heliene 72M-xxx* / 60MBLK HOME PV* HT-SAAE HT72-156M V* / HT60-156M V*； HT72-156M PDV-BF* / HT60-156M PDV-BF* Jinko JKMxxxM-72HL-V* / JKMxxxM-60HL-V* LONGi LR6-60HPB-xxxM； LR6-72PH-xxxM REC Solar RECxxxTP2M* Silfab SLGxxxM* / SLAxxxM* Sunergy California CSUNxxx-72MH5* / CSUNxxx-60MH5* Vikram Eldora VSP.72.AAA.05 / VSP.60.AAA.05； Somera VSM.72.AAA.05 / VSM.60.AAA.05 *最佳性能结果在经 BO 稳定化后取得。 1 F. Kersten 等人，“ Stability investigations of Cz-PERC modules during damp heat testing and transport the impact of the boron-oxygen defect” （湿热测试和运输过程中 Cz-PERC 组件的稳定性研究硼氧缺陷所带来的影响）， AIP Conference Proceedings 2147， 090001 2019； https//doi.org/10.1063/1.5123869 -10 -8 -6 -4 -2 0 0 -4 -2 -6 -8 -10 表现最佳者位于此线以上历史数据 2020 年 2020 年经 BO 稳定化后 20 动态机械负载测试序列概览与结果背景动态机械负载 DML 测试序列是最严格的 PQP 测试序列之一，并与 DML、热循环和湿冷冻测试相结合。当光伏组件承受大雪等机械负载或强风、冰雹等形成的力时，元件会受压并可能断裂。这种情况可能会引发一系列诱导性能衰减问题，例如湿气侵入、电池裂纹扩展和延伸、焊接接头疲劳和电池腐蚀。这些问题通常会导致发电量产出降低，甚至会使组件和系统发生现场故障。测试为何重要风雪条件会使组件承受来自动态负载的应力（沿不同方向、以不同速度施加的力）。动态负载也可能发生在系统建造之前。包装或处理不当会在组件的运输、交付和安装过程中造成损坏。 DML 测试有助于预测光伏组件能否承受这些常见的负载条件。动态机械负载测试序列程序首先，根据制造商建议的安装配置安装组件。然后在 1000 Pa 压力下，使组件经受 1000 次交替负载循环。接下来，将组件放置在环境模拟室中，并使其经受 50 次热循环（ -40°C 至 85°C）以引发电池裂纹扩展，然后进行三组湿冷冻循环（每组 10 次，在 85°C 温度和 85 的相对湿度条件下持续 20 小时，然后迅速降至 -40°C），从而刺激潜在腐蚀和进一步的电池破裂。在测试序列中的每个步骤之后，都要对组件进行特征化和外观检验，查看是否存在元件发生故障的任何迹象。初始 DML TC50 HF30 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 PMP VOC VMP ISC IMP 20 21 DML 测试序列中各组件型号的功率衰减 DML 测试序列产生了各种衰减结果，延续了去年的趋势。在湿冷冻测试过程中，湿热条件可能会导致 BO 不稳定，这也是出现这些结果的潜在原因。奇怪的是，有些组件类型在经 DH2000 测试后经历了 BO 不稳定的情况，但仍成为了 DML 表现最佳者。造成 DML 性能范围的另一原因便是组件易受电池破裂和温度快速变化所导致的功率损失的影响。我们可以在提供的示例中看到这一点由于金属化缺陷、电池裂纹和有效区域损失增加了串联电阻，组件在 HF30 之后遭受了超过 5 的功率损失。如更新后的 PQP 图表所示（请参见第 14 页），新的机械应力测试序列（“ MSS”）已取代 DMLTC50HF30 测试。早期结果表明，性能范围将随 MSS 测试继续出现。 PVEL 计划在未来几个月内发布一份单独的出版物来展示 MSS 的结果。双面组件的考量因素迄今为止，玻璃 -玻璃和玻璃 -背板双面组件在 DML 测试序列后均显示出相似的性能结果，并且正面和背面的衰减程度完全一致。目前有 20 余种双面 BOM 在排队等待接受新的 MSS 测试，而 PVEL 也渴望第一时间与业界分享这些结果。背景比较结果关键结论 2020 年 DML 表现最佳者制造商组件型号 Adani/Mundra ASP-7-AAA / ASP-6-AAA Astronergy CHSM72P-HC-xxx / CHSM60P-HC-xxx； CHSM72M DG-B-xxx / CHSM60M DG-B-xxx Canadian Solar CS1H-MS LONGi LR6-72HPH-xxxM / LR6-60HPH-xxxM； LR4-60HPB-xxxM； LR6-60HPB-xxxM； LR6-72PH-xxxM REC Solar RECxxxTP2M Silfab SLGxxxM / SLAxxxM Vikram Eldora VSP.72.AAA.05 / VSP.60.AAA.05 ZNShine ZXP6-72-xxx/P / ZXP6-60-xxx/P -10 -8 -6 -4 -2 0 0 -4 -2 -6 -8 -10 表现最佳者位于此线以上历史数据 2020 年请注意约有 80 的历史测试数据仅包括 10 次湿冷冻循环，也就是过去的 PQP 测试持续时间。 22 电位诱导衰减概览与结果背景在过去 10 年中，随着更高系统电压和不接地系统的发展，出现了电位诱导衰减 PID 现象。在调试后的几周甚至几天内可能会发生 PID。当内部光伏电路相对于地面负偏压时，这种现象往往会发生。框架和电池之间的电压会导致玻璃中的钠离子向电池表面移动，而电池表面通常涂有氮化硅 SiN 抗反射涂层。如果该涂层中的 pinholes 大到允许钠离子进入电池，则电池性能可能会受到不可修复的损害。此外，该电压会导致静电荷积聚，这也会降低性能，但这种影响通常是可逆的。测试为何重要大型电站会使用配有负极系统接地的中央逆变器，因此不需担心 PID，但 PID 会大大降低配备无变压器型逆变器的电站（未接地）的组件性能。尽管某些 PID 机制在衰减的早期是可逆的，但有些是不可逆的，并可能导致长期的性能下降。我们以通过系统设计来解决 PID 问题，包括使用特定的接地配置或分布式电子设备。如果未为项目采购抗 PID 组件， PVEL 建议开发商和 EPC 评估这些替代解决方案。 PID 程序将组件放入环境模拟室后，在 85°C 和 85 相对湿