光伏组件新趋势：二十年“荒野求生”路上的最大挑战

在刚刚落下帷幕的2024 SNEC 展会上，N型产品已成为展会绝对的主角。除TOPCon 之外，亦有 HJT、BC、钙钛矿叠层类产品展出。

从组件功率上看，600W-700W大功率组件比例显著增加。

其中，通威、天合、东方日升表现抢眼，组件功率最高均超760W+。爱旭携“满屏”组件最高功率达700W，转换效率突破25%，再创组件效率新巅峰。除头部企业主流TOPCon产品外，针对细分应用场景的专业化产品也显著增多。中来股份推出御风组件和最新自主创新的N型全钢化一站式封装方案，采用了2.5mm/2.8mm全钢化玻璃、双面EVA胶膜/EPE+EVA胶膜、n型TOPCon电池、透明网格背板和钢边框，能够降低组件17%-20%的重量，同时降低0.02-0.06元/W的成本。

光伏产业逐渐成熟，需求分化与产品分化是光伏市场趋于成熟的重要标志。

而在应用场景分化的同时，组件耐候性能的细分与针对性提升也称为光伏产业越来越热的话题。

光伏组件二十年耐候之路

从背板抗紫外、湿热、盐雾，到减少组件虚焊带来的失效与热斑风险，二十年间，组件的防护性能一直是组件企业最重要的工作方向，耐候性与质量也切实得到了提升。

在2010年之前，光伏组件耐候性能主要是依靠杜邦的Tedlar背板实现，而且在当时也没有PID(电势诱导衰减现象)的概念，只要能够阻水，背板外观完整就算合格组件。

但光伏产业进一步发展后，杜邦产能不能完全满足市场需求，同时价格也较高，给了其它企业发展机遇。后续杜邦开始选择销售原材料，由合作厂商生产背板，中来、赛伍、中天等一批国产企业逐渐兴起，同时也给了3A背板发展机遇。

2013年，中国出台标杆电价后，于紫外线强烈的西部批量建设电站，这时以欧洲企业为主3A背板批量出现问题。究其原因：

一是原有光伏背板的标准设计的环境是依照每年有效光照小时数800-1000的莱茵地区，而西部光照可达1600-2000+。

二是3A背板的耐候性能是踩着这个线过的认证，大量的3A背板组件皲裂、风化，给组件企业带来了高昂的售后成本。

为此，光伏行业还重新修订了背板的标准。

2015年前后，PID效应、双面发电技术、双玻组件先后得到重视，起到了叠加效应，同时透明背板定价仍然过高，双玻封装方案逐渐成本主流。在短暂的经历POE产能不足的问题后，许多背板厂商也增加POE的生产。

步入N型时代后，N型电池对于水汽的敏感度更高，背板的阻水性能需要进一步提升，而POE的阻水率天然更高，带动双面双玻组件占比进一步提升。据索比光伏网于背板厂家中调研得知，目前N型双玻组件的市占率约70%，双面单玻约5%。

与此同时，单玻方案也在不断完善中，阻水性能不断提升，随着技术进一步成熟，使用EVA胶膜相较POE胶膜可降低生产成本。

二十年来，在几平米的组件背面和封装上，技术不断迭代，产品交替成为主流，至此盐雾、高温高湿等问题基本得到解决。而随着时间推移，越来越多的组件接近二十五年的质保期，证明光伏产业可以做到二十五年使用寿命，并且不止二十五年。

但当越来越多人认为组件耐候性已经完全得到解决的时候，新的挑战却又出现了。

有一项防护能力，是随着行业发展反而下降的。

死于春夏

一块组件和它的伙伴坚韧地沉默着，经过漫长旅途，乘坐集装箱漂洋过海，

如无意外，它们将是农人的依靠与保障，中产拥抱绿色的实际行动，企业减碳增收的抓手，一个国家对绿色发展的庄严承诺。

POE阻隔了水汽，EVA防止紫外线的侵袭。而集控室内跳动的发电量，就是它们的全部话语。

到达现场后，它们被安装在支架上，就这样经过了数年，这些组件很好的完成着自己的使命。

而就当它和主人一样，都以为日子就会这样一天天过下去的时候，风云突变，灾殃从天而降，裹挟风雨，呼啸而来，击中了它。

它的“眼前一片黑暗”。

这块组件，于春夏之交，死于冰雹。

冰雹的底线思维

冰雹，正在成为光伏组件“荒野生存”中最后也是最大的挑战。

相比其它气候挑战对于发电性能的影响，冰雹更直接，也更彻底，一场大的冰雹，可以在几分钟内让一个光伏电站报废。

冰雹在全球各地多有发生，以温带、亚热带、热带居多。根据百度百科资料，中国冰雹大多出现在冷暖空气交汇激烈的公历2~5月份，也可能在盛夏强烈而持久的雷暴中降落。中国各地每年都会受到不同程度的雹灾。尤其是北方的山区及丘陵地区，青藏高原东部，云贵一带，地形复杂、天气多变、冰雹多、受害重，特大的冰雹甚至比柚子还大，会致人死亡、毁坏大片农田和树木、摧毁建筑物和车辆等。具有强大的杀伤力。雹灾是中国严重的自然灾害之一。

即使是不在多发区域内的广州，也在今年四月出现了超大冰雹，造成了较大的经济损失。

大尺寸时代下，重量超标，同时也在成本压力下，玻璃必须减薄以满足组件重量规范，光伏玻璃逐步从从3.2mm，减到了单玻的2.8mm和双玻的2mm以及1.6mm。

而2mm以下的玻璃，一般被认为只能够做半钢化，而全钢化玻璃的强度是半钢化玻璃的1.5-2.5倍。加上玻璃本身减薄，因此组件正面玻璃的抗冲击能力下降明显。

降本是光伏行业一直以来的主题，但降本的同时，也应该有配套的性能保障方案。

目前光伏玻璃企业中可查到的，亚玛顿已经开发了名为“EagleLite®”的2mm以下钢化玻璃解决方案。

对于冰雹这种“0和1”式的风险，建议业内加强关注，在组件和电站设计方面秉持“底线思维”，充分考虑电站运行25年间可能遇到的极端情况。

如光伏电站在设计方面很早就开始考虑水灾的风险，即使在沙漠中建设电站，也要查看水文记录，戈壁和沙漠经常会几十年有一次洪水发生，前不久沙特洪水就出乎所有人意料。

根据行业标准，光伏组件应可抗击直径35mm的冰雹冲击，大概是一个普通玻璃球的大小。但实际上，大部分冰雹多发区的冰雹都比这个尺寸大。如果组件的抗冰雹性能刚刚过线，则很难保证组件在25年使用中不遇到超大冰雹导致组件损坏。

目前部分保险公司已经注意到冰雹带来的危害，并着手调查双玻组件在冰雹冲击下的实际防护力。

对于项目投保，海外保险公司尽调更加细致，在投保前，保险公司都要去调查这个地区的长期气候条件和极端气候发生频率，如果历史上有大规模的极端天气出现，会要求组件或相关部件通过相应的测试要求。

同样以冰雹测试为例，在冰雹多发区，某些保险公司要求组件至少通过45mm的冰雹撞击测试才予以投保。

光伏产品的标准，也是在不断调整的，那么光伏标准的设定，往往是根据现有市场的产品取中等偏上的值，不能完全替代实际应用测试，这也是为什么光伏实证基地非常重要的原因。

一直以来，光伏厂商都会非常关注冰雹和落球冲击等试验数据，但在实际自然条件下，冰雹灾害区往往会有超出测试标准之上的冰雹出现，建议留出更多一点的冗余性能。

目前光伏转向薄玻璃和大组件后，可能意味着现行测试标准不再完全适用，据外媒报道，国外专家建议对目前的半钢化玻璃进行品牌绑定式的验证，他们认为传统的钢化玻璃性能差不多，但半钢化玻璃不同厂家的产品之间性能差异明显增大。

这也侧面说明玻璃减薄后，防护性能已经靠近风险边缘。

透明背板VS超薄钢化玻璃：因地制宜，加强安全

光伏玻璃，在很多地区目前也面临着3A背板的问题：“经济适用”，却可能不是Mr.Right。

双玻双面、单玻单面和单玻双面三种组件中，双玻双面组件较单玻单面组件有显著优势，理论寿命更长;单玻单面更轻，成本更低。单玻双面兼具发电量高和更轻薄的特点，但透明背板一直以来价格稍高。

玻璃与背板，近年来市占率完成了转换，双玻占比上升主要原因是透明背板价格高和单玻组件用的铝边框需增强加厚成本高，双玻则不然。不过，随着透明背板价格下降，头部企业安全意识提升，单玻双面比例又有所上升。

成本方面，目前一平米透明背板约14元，但必须配2.8mm或3.2mm全钢化玻璃，正背面一共大约每平米39元，而双玻组件两块2.0mm半钢化玻璃售价大约34元。

相比其它环节，光伏玻璃企业更团结，会把正面玻璃卖得贵一些，然后背面玻璃比透明背板便宜一些。

近期光伏组件价格跳水，全线亏损，组件厂商为缓解成本压力，推广钢边框和复合材料边框的意愿更强。其中钢边框因为较铝型材边框更重，因此对双玻组件不够友好，所以多用在单玻双面组件上，二者成本形成了平衡。

而在成本因素之外，玻璃企业加强研发超薄玻璃的全钢化技术，除了冰雹之外，半钢化玻璃爆裂风险也更高。

据公开资料显示，压块安装的半钢化组件，10-20%在一到三年内出现弯曲现象，1.5%组件爆裂，原因为层压、机械、热、杂质等因素带来的应力不均匀。

在美国亚利桑那州，安装10年的半钢化组件出现发黄变色、脱层、碎裂等情况，部分组件正面发暗和变色，背面大面积脱层，部分背板玻璃爆裂。

目前玻璃企业对光伏组件的爆裂售后做得比较好，能够及时理赔，因此目前尚未有大的影响，在安装条件复杂，承载能力薄弱的项目时可以考虑单玻或者透明背板组件。

有海外媒体已指出：“大型光伏项目正呈现一种令人担忧的趋势，众多项目业主纷纷反映光伏组件玻璃的碎裂率居高不下。尽管鲜少有业主愿意在这一阶段披露项目的具体细节，但质量专家表示，他们已收到涉及数百兆瓦光伏发电装机容量的问题申诉，且实际问题的严重程度恐怕远超公布数据。”

双玻双面组件如何实现2mm及以下厚度玻璃的低成本钢化，是未来进一步巩固市占率所必须要做的。

索比光伏网在此呼吁光伏组件的选型应因地制宜，在冰雹多发地区采用正面玻璃加厚、钢化玻璃、选择单玻双面或单玻单面等方式，并详细调查当地气象记录。

此外，在冰雹天气双玻组件是否可以通过调节倾角，采用仿生技术，学习鸟类减少冰雹冲击的办法?笔者就此咨询了行业专家。专家认为从应对冰雹灾害的角度是可行的，但会增加传动成本或者人工调节成本。

历史上很多技术都是交替发展，也许双玻和单玻的新变革将“因成本开始，以安全回归。”

文章作者：曹宇