透明背板VS雙玻 七評“七大對比”

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北極星太陽能光伏網訊:【編者按】一週前,不少媒體轉發了一篇題為《透明背板VS玻璃背板,七大對比看懂兩種方案優缺點》的文章,在行業內引起熱議。從各媒體文末留言來看,除了透明背板相關公司的個別發言表示支持文章結論外,絕大多數的留言都對對文中的試驗結果卻半信半疑。有的讀者明顯支持雙玻,卻不知如何反駁。

近日,本站收到一位光伏雙玻老兵的投稿,針對該文所做的七大對比試驗抽絲剝繭,逐一分析,以正行業視聽。

前言

由於對雙面發電增益帶來的巨大效益預期,雙玻對背板將隨著雙面發電技術的日漸成熟而即將實現完勝。對於背板即將到來的危機,D公司頑強地推出了透明背板解決方案,以期在未來的雙面市場爭奪戰中做最後一搏。

關於雙玻組件VS背板組件,此前《雙玻怎麼了?請摸著良心說話》一文中指出:“雙玻組件與常規有機背板組件都有各自的優勢,且在不同的應用環境和條件下,電站業主和組件使用者有各自的選擇方法。不論是單玻、雙玻和雙面有機材料的單、多晶單面、雙面電池組件,還是各種各樣的雙玻或柔性薄膜電池組件,都有各自的用武之地,各種光伏產品都在想方設法適應市場需求,完全沒有必要為了抬高自己,而利用各種手段打擊他人、迷惑大眾,這樣做只會適得其反。”

然而,在《透明背板VS玻璃背板,七大對比看懂兩種方案優缺點》(以下簡稱“七大對比”)一文中,D公司就是以其一貫的行事風格,從1)減重效果、2)組件力學性能、3)長期運行的可靠性、4)抗紫外線性能、5)耐鹽鹼性能、6)易清潔性、7)發電性能共七個方面對兩款產品進行技術比較,繼續訴說著透明背板的種種優勢。

本文將針對文中所說的七大對比試驗,逐一分析D公司的荒誕邏輯。

本篇所引用的圖片和數據均來自《七大對比》一文。

一評:減重效果

《七大對比》一文的第一個論點就是背板組件相對於雙玻組件的減重效果。

背板組件比雙玻組件輕,這本是無可厚非的事實,雙玻也從不避諱這一點。組件重量對於系統安裝,特別是對跟蹤系統會有一定的影響,組件過重甚至會影響到系統成本。

《七大對比》關於組件重量是根據自己的測算來說明背板組件重量輕的優勢。

表1:《七大對比》中的組件重量測算

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

問題1:雙玻組件和背板組件的重量差異是這樣嗎?

從表中的數據來了解一下組件重量的計算條件。根據資料,超白玻璃的比重是2.5076 g/cm3,雙玻的玻璃厚度是2.5mmX2或者2mmX2,背板組件的玻璃厚度是3.2mm。各種組件的玻璃重量計算為比重* 玻璃面積* 玻璃厚度,本文計算結果分別為:

表2:各種面積組件的玻璃重量(kg)

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

一般來講雙玻組件和背板組件所用的封裝材料、電池片、接線盒重量都是相近的(即便雙玻用分體式接線盒,每個分體重量也會降低),二者的重量差別在於前玻璃、後玻璃/背板、鋁邊框。根據《七大對比》所列舉的410W功率推算應該是72片組件,所用背板重量一般在500-550克,對於210組件背板大概在600克。

將組件重量減去前後玻璃及背板重量後,剩下的就是組件用封裝材料、接線盒和鋁邊框的重量,本文計算結果分別為:

表3:各種面積組件除去前玻璃和背玻/背板後的重量(kg)

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

從表3可以看到,3.2mm玻璃的背板組件,除去玻璃和背板後的總重量均低於2.5mm雙玻組件,更遠遠低於2.0mm雙玻組件。

可是,雙玻組件和背板組件用的電池、封裝材料和接線盒的總重量是相近的,而雙玻組件一般情況下都不用鋁邊框,或用小邊框,背板組件則需要用標準的鋁邊框。

為何加了鋁邊框的背板組件,剩餘輔材的重量還沒有雙玻高呢?

目前採用透明背板的典型廠家是晶科、中來。此外,雙玻組件的行業代表首推天合光能。因此我們從這三家公司的官網查到與《七大對比》一文中的組件參數相近的數據如下:

表4:晶科、中來、天合部分組件性能參數

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

從上表的重量數據可以看出:《七大對比》所參考的組件性能參數與晶科、中來均非常接近(這也是D公司的重要透明背板客戶),但不知為何晶科HC72M透明背板組件重量為23.3公斤,對比文章是22.3公斤。

對於2.5mm雙玻組件,對比試驗的30.8kg重量與中來帶邊框雙玻組件重量相近,但對比天合的無框組件,顯然數字是偏大的。

而且從晶科官網上查到的透明背板或雙玻雙面組件,從中來、天合官網查到的410W雙玻組件都沒有1.98m2這個組件面積,不清楚對比文章的1.98m2出自何處。

因此文章要麼誇大了雙玻組件的重量,要麼減少了單玻組件的重量。雙玻比單玻重,這是眾所周知的事實,沒有必要再玩數字遊戲。

問題2:組件面積與重量的關係

結合當前流行的大硅片趨勢,文章特意分析了未來大組件採用單玻和雙玻的重量差異。

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖1:雙玻、透明背板組件重量與組件面積的關係

這張圖是根據文中的數據,用折線法作圖的,這樣的作圖最大的問題是不能反映組件重量和麵積的關係。如果重新做散點圖,應該是這樣的:

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖2:雙玻與透明背板雙面組件的重量和麵積關係

從上圖可以很明顯地看出,組件面積與組件的重量是很好的線性關係。

也就是說,組件面積與組件的重量是成正比例的,那麼《七大對比》所推測的組件重量的依據是:單位組件面積的重量不變。

如果單位面積的組件重量是不變的,那麼對於系統來講其單位面積的承載也就是一致的,不管是雙玻組件還是單玻組件,其支架設計原理並沒有發生太大改變。

但《七大對比》一文,似乎想用折線圖來引導讀者:隨著大功率、大面積組件的出現,雙玻對系統承載的要求變得尤其嚴苛。當210及更大的組件來臨時,單面組件才是更合適的選擇。

這不禁讓筆者想起,當初D公司說雙玻組件因為重量而導致變形是也是將圖片處理過的:

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖3:雙玻組件安裝後的變形(a:變形圖,b:正常視角)

二評:組件力學性能

在《七大對比》中的第二個試驗時雙玻組件和透明背板組件的抗冰雹撞擊性能。文中給出的試驗如下:

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖4:雙玻和透明背板的力學性能試驗

《七大對比》的結論是:

1)透明背板組件抗冰雹性能更好;

2)雙玻組件的抗風壓、雪荷載性能更好,但背板組件雪載5400Pa/風載2400Pa的認證載荷已經能夠滿足大部分電站設計的要求;

問題:對該實驗的疑問是:

1. 對雙玻,為何只列出了2.0mm,沒有列出2.5mm的落球衝擊強度?

2. 對雙玻,不僅有正面的落球衝擊,還有背面的落球衝擊,但背板組件顯然是不可能做背面落球衝擊的。那麼,戶外的組件不僅要面對正面的撞擊,還會有背面的飛砂走石以及意外觸碰,這一點該如何比較呢?

3. 既然《七大對比》認為雪載5400Pa/風載2400Pa的認證載荷已足夠,那雙玻組件的落球衝擊強度是否也已經足夠呢?

因此,我們認為,雙玻組件的抗風壓、雪載性能更好是無疑的,同時,雙玻組件抗雙面撞擊性能也是背板組件遠不能比的。

而且,雙玻組件在運輸、安裝和運維過程中的抗隱裂性能早已成為大家公認的事實。《七大對比》在力學性能上認為背板組件更好,只能說是強詞奪理。

三評:阻水與衰減性能

《七大對比》在這一項中承認了雙玻組件的高溫高溼性能要優於背板組件,但強調採用POE封裝的透明背板組件在高溫高溼條件下的衰減性能依然不錯。

問題:

對比中忽略的事實是,雙玻組件即便採用EVA封裝,也依然具有優異的抗高溫高溼性能。而在DH2000和PID192小時的對比中,把兩種組件的衰減率差異輕描淡寫用“略高”和“基本持平”帶過。

但“基本持平”的PID試驗既沒有給出試驗的溫度,也沒有給出更長時間後的性能對比。關於PID,行業往往採用雙八五條件,高於IEC推薦的常規測試條件,而且為了更好地評判抗PID性能,很多時候行業會做更長時間的對比。

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖5:雙玻和透明背板的高溫高溼性能試驗

不管如何,《七大對比》承認雙玻組件的高溫高溼性能更優,卻強調“在極端溼熱的條件下,雙玻組件才更具優勢”。如今行業已普遍認為水面漂浮光伏電站必須採用雙玻組件,但如何定義“極端溼熱”仍是個難題。

需要進一步實證的是:當透明背板缺少了鈦白粉材料對水汽的阻隔,中間層的PET還那麼耐久嗎?

四評:抗紫外線性能

初看到此項試驗,以為是個笑話,背板的抗紫外性能如何能與玻璃的“金剛不壞”相比?

細細讀後才知道,《七大對比》是在說“透明背板能夠很好的阻隔紫外線,從而能夠保護電池和封裝材料”。這裡講的僅僅是紫外線對背面封裝材料和電池性能的影響,因為正面玻璃幾乎是無差異的。

透明背板之所以能夠並需要阻隔紫外線,是因為原本不透明的背板現在透明瞭。為了減少對背板中間層PET的紫外傷害,必須在氟材料中加足夠多的紫外吸收劑,減少紫外線的穿透。

紫外吸收劑,首先是為了保護背板的PET層,但《七大對比》把它發揮到了對電池和封裝材料的保護。

在對組件背面進行UV30kWh的衰減試驗後,《七大對比》的試驗結果認為雙玻組件經歷UV後衰減率超過透明背板組件一倍。結論是:“在高紫外地區,雙面透明背板組件風險更低”。

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖6:雙玻與透明背板雙面組件的背面UV衰減試驗

問題:

如果背面的封裝材料和電池受紫外影響這麼大,那麼正面的封裝材料和電池–情何以堪!!因為正面的紫外線強度要比背面高出N倍!!

而且,對於雙面組件來說即便背面發電量增益是極大的優勢,但相對於正面發電量來說,背面那點發電量也就是“增益”二字而已,即便有衰減損失,又能影響幾何?

而且,這裡比較的UV30kWh後的衰減,並非實際發電量。要知道為了UV那點發電量,曾經UV-Cut的EVA都改成UV-Through了。換句話說,背面發電,因為UV而更高,即便衰減比透明組件高,其發電量還是比你高,衰減又如何?

即便有了紫外吸收劑,隨著吸收劑的被消耗,如何保證25年中未被吸收的紫外線對PET層的傷害呢?

退一萬步來說,如果背面衰減真的是個事,那就讓背面玻璃也阻隔紫外線吧。很簡單,在背面玻璃裡面加點二氧化鈰添加劑就行了,或者就不要做超白了,還省成本。

五評:耐鹽鹼性能

《七大對比》通過鹽霧試驗結果如下:

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖7:雙玻與透明背板組件的耐鹽霧測試

(本圖與原圖的區別是將原圖長度方向變窄了,電池更像電池了。不清楚為何D公司總喜歡把圖片做得變形,就像那張組件彎曲的照片那樣處理圖片)

試驗分析認為,由於玻璃的主要成分是硅酸鹽,在鹼性溶液中有一定的溶解性,在鹼性環境中易被腐蝕形成白斑,難以清洗除去。

試驗結論認為:透明背板不懼鹽鹼,在大棚、鹽鹼地、農光互補項目中,透明背板組件風險更低。

問題:

不知道出現白斑這一面在做試驗時是向上的還是向下的,因為要對比的一面在實際運行中肯定是向下的。而如果是向下的,試樣表面會不容易凝結鹽霧水滴,因而造成的傷害可能會更低。

而背板是疏水的(按照對比試驗說明),玻璃是親水的,如果是測試面在試驗時是向上的,那顯然對玻璃面更不利。

假設對比試驗的方法正確,結果正確,結論正確,我們是否能推斷出透明背板組件更適於大鵬、鹽鹼地、農光互補項目呢?

我們認為,首先該試驗需要在高溫高溼的地區才能形成這個效果,如果沒有高溼,鹽霧就不會嚴重,也就不會對背面玻璃造成如此大的影響。其次,這些白斑對背面發電量到底會有多少影響呢?

而一般鹽鹼環境也都在高溼的地方,如海邊。此時正如《七大對比》之三所說,在高溼的地方,還是採用雙玻組件更有利。

至於大棚和農光互補應用,不知道耐鹽鹼性能是如何被擴展到大棚和農光互補?難道大棚裡面也有鹽鹼?如果真的是大棚和農光互補應用,那還要考慮到溫溼環境的影響,更要考慮到肥料的氨氣腐蝕。而雙玻優異的耐氨氣腐蝕能力也是早就被證實的。

六評:耐磨性能比較

看到這裡,又嚇一跳,背板組件居然和雙玻比拼起耐磨性能,這是拿瓷器活比金剛鑽的節奏嗎?

細讀一下,原來是D公司又在為自己的軟肋開脫:“玻璃是一種堅硬的無機材料,不懼風沙磨損。透明背板外層是Tedlar膜,耐受50L以上落砂,可滿足沙漠區域30年以上風沙磨損。”

評述:軟肋終究是軟肋,耐多少升的落砂,也都是實驗室數據而已,是否滿足沙漠地區30年以上風沙磨損,還得看沙漠環境,更得看氟膜層厚度啊。即便耐磨損,那也是磨損了,遠非玻璃之金剛不壞,磨損後的背板,其光透過率、力學性能該如何詮釋呢?

那如果不是落砂,而是飛石呢?不敢想象。

七評:易清潔性能

《七大對比》通過戶外的積灰試驗和實驗室的清洗試驗來說明透明背板組件戶外應用中更不易積灰,更易清洗。

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖8:透明背板與雙玻組件的戶外積灰測試

透明背板VS双玻 七评“七大对比”

圖9:透明背板與玻璃的實驗室清洗測試

我們不懷疑這兩個實驗的效果,《七大分析》已經對髒汙和清洗結果做了科學上的解釋。

問題:

對比試驗中的戶外應用,是否比較一下清洗的效果?對比試驗中的室內清洗,是用溼布擦?水流衝?還是高壓水槍呢?

如果在戶外應用的過程中,組件的正面或背面出現積灰,運維中是如何清洗的呢?

一位長期從事電站運維的工程師認為,根據不同的電站環境,一般組件清潔採用壓縮空氣吹、機器人清掃或是高壓水槍清洗。對於組件背面,一般情況下髒汙程度不足以需要清潔,而對於背板組件,背面也不建議清潔,以免造成電池隱裂。

但對於雙玻組件的背面積灰就不同了,有條件的直接拿高壓水槍沖洗即可,沒條件的用清掃或者擦的方法都行。

那麼,如果需要對背面進行清潔,經過沖洗或清掃的雙玻背面與不便清潔的輕度髒汙背板,到底誰的透光率更高呢?到底哪種組件更易運維,發電量更高呢?

【小結】

《七大對比》一文還做了第八項戶外發電性能比較。結論是背板組件因為紅外透過而讓組件散熱更好,工作溫度更低,因而發電量更高。

對於散熱,到底是雙玻組件好,還是透明背板好,坊間各有各的說法。此前也有試驗說雙玻組件的散熱更好,因為正面玻璃更薄,無機物散熱係數更大。這一點不能只依賴背板廠家一面之詞的試驗,還需要雙玻組件廠家提供更多的實證數據。

本篇僅是針對《七大對比》一文七個對比試驗做詳細分析,只是為了來說明這七個對比試驗存在的不合理性和對部分結論的懷疑。

本篇完全不是為了說明透明背板組件是如何地不好,相反,正如開篇所提到的去年《雙玻怎麼了?請摸著良心說話》一文中所說的那樣,我們對光伏行業的創新技術一直持積極的支持態度,對於透明背板創新應用帶來的行業推動表示積極的歡迎。正因為有了透明背板,在未來雙面發電成為主流的情況下,一些不適合於雙玻應用的場所才能有透明背板作為最好的補充,這也是對過去幾十年背板對光伏行業貢獻的一種傳承,對背板技術的一種留戀,對背板發揮新功能的一種期待。

而這麼多年說雙玻、雙面,背板組件仍佔市場絕對優勢的原因很大一部分來自近五年來,背板的價格一降再降,已經嚴重低於玻璃的價格(這裡不考慮D公司因為高價而逐漸逝去的市場,也要強調玻璃居然2019年還在不停漲價)。

背板的優勢,除了成本低,還有其重量輕、組件安裝方便等。因此如果有一款低成本的透明背板,那在未來的雙面市場競爭中,透明背板還能守住一片藍天。

在☞☞雙面組件將是未來新常態一文中,作為國產氟膜的領軍企業,杭州福膜科技的總經理顧方明認為:隨著透明背板量產,一定會朝著高性能、低成本化方向發展。產品的可靠性,如耐候性、耐水解能力、電氣絕緣性能和抗低溫開裂性能等會得到迅速提升,而成本也會隨著技術進步和量產穩步下降,以達到規模化應用的要求。

儘管低成本透明背板並不是每家公司都能、都願意實現的,但無論如何,對透明背板和雙玻組件的解讀應該更科學,更合理,而非屁股決定腦袋,睜著眼睛說瞎話,昧著良心說假話。

原標題:透明背板VS雙玻,七評“七大對比”

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