輕薄玻璃能否滿(mǎn)足大尺寸雙玻組件技術(shù)要求？

前不久，筆者在朋友圈看到一篇文章，大意是：對(duì)于當(dāng)前盛行的大尺寸光伏組件，2.0+2.0mm雙玻方案無(wú)法滿(mǎn)足安全可靠的技術(shù)要求，應(yīng)調(diào)整為2.5+2.5mm方案。

作為接觸一線設(shè)計(jì)、施工人員較多的媒體人，筆者的第一反應(yīng)是驚訝。根據(jù)相關(guān)企業(yè)提供的信息，基于182mm電池的78pcs版型雙玻組件，重量約為34kg;基于210mm電池的66pcs版型雙玻組件，重量約為38kg，這已經(jīng)是雙人搬運(yùn)的極限。雖然一些地面電站可以采用機(jī)械輔助搬運(yùn)，但在某些山地場(chǎng)景，這些機(jī)械并不適用。如果換成2.5+2.5方案，單塊組件重量可能超過(guò)45kg，給現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)更多困難。與此同時(shí)，隨著玻璃增厚，組件透光率、背面發(fā)電效率都會(huì)明顯下滑，影響系統(tǒng)發(fā)電量，實(shí)不可取。

不同厚度的玻璃分別應(yīng)用在哪些場(chǎng)合?雙玻組件有哪些特性?未來(lái)發(fā)展前景如何?大尺寸、超高功率光伏組件該使用怎樣的封裝方案?就上述問(wèn)題，筆者與多位專(zhuān)家進(jìn)行了探討。

雙玻組件的前世今生

最早的光伏組件統(tǒng)一采用單面玻璃+背板的方案，且玻璃厚度不少于3.2mm。2016年，部分組件龍頭企業(yè)開(kāi)始推廣2.5+2.5mm雙玻組件，應(yīng)用在農(nóng)光互補(bǔ)、漁光互補(bǔ)等特殊場(chǎng)景中。后來(lái)，為了降低單、雙玻價(jià)差，提高雙玻組件性?xún)r(jià)比，雙玻組件的玻璃厚度被調(diào)整為2.0+2.0mm，并沿用至今。

隨著單、雙面電池價(jià)格趨于一致，雙面雙玻組件開(kāi)始占據(jù)更高市場(chǎng)份額。根據(jù)玻璃行業(yè)專(zhuān)家統(tǒng)計(jì)，2018年雙面雙玻組件占比還只有8％，到2020年，這一數(shù)值已提升至23％。她預(yù)測(cè)，“到2025年，雙面發(fā)電組件的市場(chǎng)占比將達(dá)到60％，其中雙玻組件的市場(chǎng)份額至少有38％，成為主要技術(shù)路線。”

從電站投資者的反饋看，雙玻組件擁有防隱裂、防水汽透過(guò)、抗PID光衰、抗蝸牛紋、更長(zhǎng)壽命等諸多優(yōu)勢(shì)。加上鋁邊框之后，也不必?fù)?dān)心施工過(guò)程碎裂問(wèn)題，還能提升光伏系統(tǒng)全生命周期發(fā)電量10-25％，為業(yè)主帶來(lái)更可靠的收益，是許多電站項(xiàng)目的第一選擇。

組件專(zhuān)家介紹，雙玻技術(shù)剛剛嶄露頭角時(shí)，156.75mm電池、60片版型組件是市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，即使采用全鋁邊框也只有22kg，并未超過(guò)搬運(yùn)限制，業(yè)內(nèi)人士往往從設(shè)計(jì)、施工、發(fā)電量等角度給予積極評(píng)價(jià)。但隨著166mm、210mm、182mm等電池片尺寸陸續(xù)推出，加上72片、78片、66片產(chǎn)品方案涌現(xiàn)，雙玻組件的重量問(wèn)題開(kāi)始引起重視。

去年下半年，在光伏玻璃供不應(yīng)求、價(jià)格暴漲的前提下，一些組件企業(yè)從減輕產(chǎn)品重量、提升供應(yīng)鏈安全的角度推出了單玻+透明背板方案。但隨著玻璃價(jià)格在2021年一季度末快速回落，人們開(kāi)始擔(dān)心有機(jī)材料的可靠性，雙玻組件重回主流賽道，產(chǎn)品重量問(wèn)題也被重新提上日程。

索比光伏網(wǎng)認(rèn)為，企業(yè)關(guān)心勞動(dòng)條件、減輕組件重量無(wú)疑是好事，但切忌墨守成規(guī)，為了滿(mǎn)足某些參數(shù)，未經(jīng)充分驗(yàn)證就調(diào)整玻璃厚度。光伏項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的條件比較復(fù)雜，貿(mào)然改變玻璃厚度可能破壞組件重量與可靠性之間的平衡。2.0mm雙玻方案已經(jīng)經(jīng)過(guò)行業(yè)多年驗(yàn)證，建議繼續(xù)保留，并作為雙玻組件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.0雙玻的可靠性研究

此前有業(yè)內(nèi)人士提出，3.2mm光伏玻璃可采用全鋼化工藝，但2.0mm光伏玻璃只能采用半鋼化工藝，在機(jī)械強(qiáng)度、風(fēng)載荷、雪載荷方面可能存在隱患，無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜氣候條件。就這一問(wèn)題，亞瑪頓(SZ:002623)為我們提供了這樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

對(duì)一塊2mm厚度的光伏玻璃，在其表面均勻取72個(gè)點(diǎn)，分別編號(hào)：

這72個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力測(cè)試結(jié)果如下：

可以看到，玻璃不同位置的應(yīng)力比較均勻，沒(méi)有出現(xiàn)某個(gè)邊、某一點(diǎn)應(yīng)力差距過(guò)大的狀況。

將2.0mm玻璃分別封裝成組件后，進(jìn)行沙袋堆積測(cè)試：

可以看到，如果支架在組件中部，組件基本無(wú)形變;如果支架在組件邊緣，組件會(huì)出現(xiàn)一定形變，但并未出現(xiàn)破損。

同時(shí)，他們也對(duì)2.0mm雙玻組件進(jìn)行了冰雹測(cè)試，用直徑25mm的冰球在23m/s的速度下對(duì)組件進(jìn)行沖擊，再對(duì)組件進(jìn)行EL檢測(cè)，結(jié)果顯示：電池?zé)o隱裂，功率亦無(wú)衰減。

從多家組件企業(yè)提供的信息看，所有正式發(fā)布的大尺寸、高功率組件均已通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，獲得相應(yīng)認(rèn)證證書(shū)。來(lái)自天合光能、東方日升、阿特斯等組件企業(yè)的產(chǎn)品專(zhuān)家一致表示，對(duì)于最新發(fā)布的超高功率組件，無(wú)論橫梁垂直于長(zhǎng)邊還是平行于長(zhǎng)邊，機(jī)械載荷都能達(dá)到正面5400Pa、背面2400Pa的要求，滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以放心使用。

從玻璃生產(chǎn)看雙玻應(yīng)用

對(duì)于一個(gè)日融化量1000噸的玻璃窯爐，生產(chǎn)3.2mm、2.5mm、2.0mm三種厚度的光伏玻璃，產(chǎn)能產(chǎn)量情況見(jiàn)下表：

(組件量產(chǎn)效率按20.5％計(jì)算)

從上表可以推斷，采用2.0mm玻璃后，在玻璃產(chǎn)能不變的前提下，可以比2.5mm玻璃多滿(mǎn)足約25％的組件需求。按照2020年底全國(guó)玻璃已建成產(chǎn)能27.54千噸/日計(jì)算，全年玻璃產(chǎn)量可以滿(mǎn)足216.7GW單玻組件或171.6GW雙玻組件的需求?？紤]到我國(guó)光伏玻璃產(chǎn)能已占全球90％，目前還存在尺寸適配、產(chǎn)銷(xiāo)適配等問(wèn)題，玻璃供應(yīng)形勢(shì)并不寬裕，將2.0mm玻璃整體切換為2.5mm顯然是不明智的。

2020年12月16日，工信部公開(kāi)對(duì)《水泥玻璃行業(yè)產(chǎn)能置換實(shí)施辦法(修訂稿)》征求意見(jiàn)，明確光伏壓延玻璃和汽車(chē)玻璃項(xiàng)目可不制定產(chǎn)能置換方案。索比光伏網(wǎng)認(rèn)為，該政策可以在一定程度上緩解供應(yīng)緊張的局勢(shì)，但考慮到玻璃窯爐建設(shè)、投產(chǎn)周期較長(zhǎng)，產(chǎn)能爬坡也需要時(shí)間，對(duì)全球玻璃供應(yīng)還應(yīng)審慎看待。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2021年，全球新增光伏裝機(jī)預(yù)計(jì)將達(dá)150-170GW，到2025年，將達(dá)到270-330GW，對(duì)硅料、玻璃等環(huán)節(jié)而言，還存在一定擴(kuò)產(chǎn)空間。至少目前，我們的關(guān)注點(diǎn)還應(yīng)該放在滿(mǎn)足全球光伏項(xiàng)目需求上。

前述玻璃行業(yè)專(zhuān)家也指出，玻璃厚度從2.5mm減薄至2.0mm后，組件重量可減輕15％，從而減少包裝、運(yùn)輸、安裝過(guò)程的成本，提高光伏行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。她強(qiáng)調(diào)，更低能耗、更大尺寸、更高透光率、更薄產(chǎn)品是光伏玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，不可動(dòng)搖。

結(jié)論

無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)還是第三方認(rèn)證，2.0mm光伏玻璃都能滿(mǎn)足大尺寸組件對(duì)玻璃的技術(shù)要求。該方案已經(jīng)在全球眾多光伏項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用，得到了充分的驗(yàn)證，大家不需要為玻璃厚度和可靠性擔(dān)心。

根據(jù)我國(guó)制定的“碳達(dá)峰、碳中和”長(zhǎng)期目標(biāo)，未來(lái)十年，全國(guó)年均新增光伏、風(fēng)電裝機(jī)可能超過(guò)1億千瓦。在這一宏偉目標(biāo)的指引下，我們要正確看待光伏玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鼓勵(lì)各種先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用，而不是因循守舊，造成資源浪費(fèi)。索比光伏網(wǎng)呼吁，作為“雙碳”目標(biāo)的主要推動(dòng)者，光伏、風(fēng)電企業(yè)應(yīng)該團(tuán)結(jié)一致，避免內(nèi)部攻訐，共同完成對(duì)傳統(tǒng)化石能源的替代，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高光伏、風(fēng)電消納水平，在未來(lái)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的過(guò)程中擔(dān)當(dāng)重任，保障能源安全。