常規(guī)光伏組件結(jié)構(gòu)

　　眾所周知，常見硅基光伏組件主要由玻璃、太陽(yáng)能電池、背板、膠膜、邊框等組成。根據(jù)組成結(jié)構(gòu)不同，光伏組件又可細(xì)分為雙面組件與單面組件，兩者區(qū)別在于雙面組件正反面均可發(fā)電，與傳統(tǒng)單面組件相比，雙面組件在發(fā)電方面顯然更具優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由于單雙面組件制造成本差距逐漸縮小，雙面發(fā)電組件已成為市場(chǎng)的主流選擇。根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2023年雙面組件市占率為67%，未來(lái)仍將繼續(xù)增加。

　　常規(guī)雙面組件(玻璃+背板)結(jié)構(gòu)

　　雙面組件——更高的綜合發(fā)電效率

　　不同于常規(guī)單面光伏組件，雙面組件背面采用透明材料(玻璃或者透明背板)封裝而成，除正面正常發(fā)電外，其背面也能夠接收來(lái)自環(huán)境的散射光和反射光進(jìn)行發(fā)電，雙面組件背面的光電轉(zhuǎn)換效率是正面的60%-90%，系統(tǒng)集成后系統(tǒng)發(fā)電功率相對(duì)于傳統(tǒng)單面組件電站的增益約4%-30%。此外，采用了雙面組件的光伏系統(tǒng)，其BOS成本也會(huì)相應(yīng)降低。

　　全鋼化組件和半鋼化組件區(qū)別

　　根據(jù)物理鋼化程度，可將玻璃分為全鋼化玻璃和半鋼化玻璃。全鋼化玻璃的強(qiáng)度在普通玻璃的基礎(chǔ)上增加了三到五倍，而半鋼化玻璃的強(qiáng)度在普通玻璃的基礎(chǔ)上增加了大約兩倍。此外，兩種材料的厚度也有一定的差異。在加工和生產(chǎn)過(guò)程中，玻璃的厚度2mm以下，只能加工成半鋼化玻璃，而全鋼化玻璃的厚度要求更高。

　　對(duì)光伏組件而言，其正面最容易受到外力沖擊，所以正面玻璃材質(zhì)決定了組件的堅(jiān)固程度和耐沖擊強(qiáng)度，可以根據(jù)正面玻璃材質(zhì)將組件定義為鋼化組件和半鋼化組件。半鋼化組件兩邊最外側(cè)由兩塊半鋼化玻璃(均為2.0mm)與膠膜、電池片等經(jīng)過(guò)層壓組成。而全鋼化發(fā)電組件的正面最外側(cè)采用全鋼化玻璃(2.5mm/3.2mm/2.8mm)，背面最外側(cè)則采用有機(jī)透明背板。

　　那么問題來(lái)了，全鋼化VS半鋼化光伏組件，應(yīng)該怎么選?

　　半鋼化組件，在應(yīng)用中存在著不容忽視也不可避免的風(fēng)險(xiǎn)——爆裂。爆裂分為外力爆裂和自爆，其中自爆的原因主要為應(yīng)力不均勻，具體包括：

　　l層壓應(yīng)力：很多半鋼化組件玻璃的自爆都是沿著匯流帶破損的，層壓過(guò)程中，匯流帶處的層壓應(yīng)力不均勻，長(zhǎng)此以往，就很容易發(fā)生自爆;

　　l機(jī)械應(yīng)力：采用夾具安裝的無(wú)邊框半鋼化組件受到較大的風(fēng)荷載、雪荷載時(shí)，夾具處會(huì)受到很大的機(jī)械應(yīng)力，由于玻璃的延展性差，不能很好的將所受機(jī)械應(yīng)力進(jìn)行均勻傳導(dǎo)，受力集中在與夾具接觸處的玻璃邊緣，導(dǎo)致組件發(fā)生破裂;

　　l熱應(yīng)力：玻璃的導(dǎo)熱性能不如普通背板。光伏組件長(zhǎng)期受到強(qiáng)光的照射。在一些地方，晝夜溫差大，從而造成半鋼化組件受到的熱應(yīng)力格外大，發(fā)生自爆;

　　l雜質(zhì)：玻璃內(nèi)部難免會(huì)有微小雜質(zhì)，如果缺陷位于玻璃拉應(yīng)力層中，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，一旦應(yīng)力累積超過(guò)玻璃本征強(qiáng)度，則會(huì)產(chǎn)生玻璃破裂現(xiàn)象。

　　在中國(guó)和海外，均發(fā)現(xiàn)半鋼化組件彎曲變形，造成電池片隱裂和玻璃爆裂的現(xiàn)象。

　　1)中國(guó)西部，以壓塊方式安裝的半鋼化組件，10-20%僅1-3年即出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，1.5%半鋼化組件爆裂。

　　2)在美國(guó)亞利桑那州，安裝10年的半鋼化組件出現(xiàn)發(fā)黃變色、脫層、碎裂等情況。情況嚴(yán)重的組件正面發(fā)暗和變色，背面大面積脫層，部分背板玻璃爆裂。

　　而全鋼化組件相對(duì)半鋼化組件發(fā)生爆裂風(fēng)險(xiǎn)更低，更具優(yōu)勢(shì)。根據(jù)美國(guó)ASTMC1048-1997b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各種玻璃的表面壓應(yīng)力范圍為：鋼化玻璃>69MPa(10,000psi)，半鋼化玻璃為：24MPa(3500psi)~52MPa(7500psi)。 我國(guó)出臺(tái)的《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)應(yīng)力作了明確要求, 半鋼化玻璃為24-60MPa,鋼化玻璃為90MPa以上。全鋼化組件正面采用2.5mm/2.8m/3.2mm全鋼化玻璃，背面采用透明背板，不僅能很好的解決熱應(yīng)力帶來(lái)的問題，且具有超強(qiáng)的抗載荷能力。而半鋼化組件前后均采用2.0mm半鋼化玻璃，抗荷載能力較低，在長(zhǎng)期熱應(yīng)力的影響下，更容易發(fā)生自爆。在2023年6月15日，由中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、全國(guó)太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC90)主辦，國(guó)家太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心承辦的光伏系統(tǒng)質(zhì)量安全提升論壇上，南方電網(wǎng)綜合能源股份有限公司系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)理肖文建議，安裝條件復(fù)雜、承載能力較薄弱的項(xiàng)目時(shí)優(yōu)選全鋼化透明背板組件，如分布式場(chǎng)景。