2009年，奧地利老材料制造商Isovolta向光伏界推出成本相對較低、經(jīng)第三方權(quán)威認證的共擠3A背板，又稱尼龍背板。面對當時十幾元/瓦的組件價格，考慮到氟膜供不應求、背板路線糾紛不明確、輔助材料差異化策略和低成本因素，Isovolta新的結(jié)構(gòu)性變革 - 3A背板贏得了許多零部件制造商的青睞，其中不乏Top10一線組件制造商。

  然而，使用了3A背板光伏電站安裝一年后，背板表面出現(xiàn)大量微裂紋，四年后背板開裂比例已超過40%。2016年左右，世界上有幾個GW影響國內(nèi)西部電站和南非等海外電站事故，嚴重影響電站投資收益。

  盡管3A背板給下游組件企業(yè)留下了一堆混亂，但在設計之初，沒有企業(yè)會拿自己的產(chǎn)品和品牌聲譽開玩笑。Isovolta也必須考慮這個問題。

  那為何3A背板一敗涂地，從此退出光伏江湖？

  經(jīng)過多年的研究，美國國家標準與技術(shù)研究所終于解決了3個問題A背板開裂的秘密。

  3A背板應該值得信賴

  Isovolta*初推出3A背板時，‘A’尼龍12實際上是一種適合戶外使用環(huán)境和優(yōu)異耐候性的材料。這些問題不應該從材料方面出現(xiàn)。

  它成立于1949年Isovolta，它是際領先的電氣絕緣材料、復合材料和合成材料制造商，具有多年的絕緣材料研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，也是世界上*大、*重要的絕緣材料制造商之一。

  可以想象，2009年起，即使是趨利，也是可以想象的Isovolta當你開始進入光伏背板行業(yè)時，你也應該充滿信心。作為一家老材料企業(yè)，Isovolta材料的選擇不應該是突然的。尼龍材料的組合必須基于其多年的材料領域應用研發(fā)經(jīng)驗，并采用流行的方法IEC測試標準。

  2010年，Isovolta光伏業(yè)務部門剝離成立Isovoltaic，并在蘇州建立依索(蘇州)，大力推廣3A背板。2010年-2014年，正是中國本土背板企業(yè)的崛起，傳統(tǒng)PVF背板代表企業(yè)臺虹逐漸衰退。背板價格低，材料領域商譽背書，Isovoltaic曾在海外背板供應商的市場份額中處于領先地位。

  成本低，材料可靠，信譽認可，歐洲背景……自2011年起，Isovoltaic組件廠逐漸接受了背板，并開始批量應用于光伏電站。

  盡管3A安裝一年后，背板開始出現(xiàn)微裂紋，但是Isovoltaic認為這在他們的技術(shù)可控范圍內(nèi):一種新材料在推出過程中總會有一些需要改進的地方。但自2015年以來，戶外已經(jīng)運行了4次-電站背板電站背板開始大面積開裂，使電站背板開裂Isovoltaic不知所措。索賠帶來的壓力不再給它更多的反思時間和空間，Isovoltaic*后，攤牌宣布破產(chǎn)。

  3A為什么背板這么不堪？

  一些研究文獻認為，開裂的原因可能是3A背板中添加了玻璃纖維，因為背板的開裂方向與玻璃纖維相同，所以有人認為開裂是由玻璃纖維刺穿背板外層造成的。

  也有人說尼龍材料本身的耐候性不如氟化物材料好。酰胺材料具有較大的吸水性，影響尺寸穩(wěn)定性和電氣性能。纖維增強必須用于降低樹脂的吸水率，以便在高溫和高濕度下工作。

  材料研究人員認為，尼龍材料耐光性差，在長期高溫環(huán)境下會氧化空氣中的氧氣，顏色開始變棕色，然后開裂。

  但對尼龍材料本身的爭論，以及玻璃纖維增強材料的討論，Isovoltaic作為材料專家已經(jīng)做過深入的分析和研究，并在各個場合針對業(yè)界的質(zhì)疑用其試驗數(shù)據(jù)來說明尼龍材料用于背板的可靠性。對此，業(yè)界似乎也無法反駁。

  但無論如何，3A畢竟背板還是開裂了。Isovoltaic所以破產(chǎn)了，行業(yè)里沒有人A背板感興趣，自然沒人知道3A背板為何開裂？

  兇手已死，受害者不再追究，從此沒有人提起謀案。

  時隔多年，3A*近被美國國家標準技術(shù)研究院開裂的罪魁禍首NIST顧曉紅女士揭秘。

  3A背板輸給了豬隊友

  與鉆石不同，光伏組件背板材料不會永遠存在。背板是一種塑料層，用于電氣絕緣和物理屏蔽太陽能電池板背面，也是*外層。紫外線、陣風、大雨和污染會逐漸縮短背板的使用壽命。

  如果在外部放置足夠長的時間，則任何基于塑料的背板材料都會崩塌，不同背板材料的降解速度不一樣，有些塑料的降解速度比其他塑料快得多。

  而，3A背板開裂比組件商承諾的25年早得多。

  了解聚酰胺降解問題的根源，NIST顧曉紅女士和她的團隊一直在研究環(huán)境因素與太陽能電池板結(jié)構(gòu)的相互作用，以及如何加速這些塑料的降解。

  研究人員從世界各地(包括美國、中國、泰國和意大利)獲得了背板樣本，這些樣本來自使用3個-6年內(nèi)有明顯過早開裂跡象的組件。

  通過仔細檢查破裂的聚酰胺背板，顧曉紅和她的同事發(fā)現(xiàn)，背板中的裂縫通常首先出現(xiàn)在一些特征附近，如藍色或黑色太陽能電池之間的網(wǎng)格空間，并*終傳播到整個板。

  研究人員用老化的背板進行了一系列的化學和機械測試，以檢查整個背板厚度范圍的降解方法和嚴重程度。結(jié)果表明，開裂*嚴重的區(qū)域是剛度*大的區(qū)域。但奇怪的是，*脆的區(qū)域在背板內(nèi)側(cè)，而不是暴露在空氣背板外層。

  為什么封閉的內(nèi)部質(zhì)量比暴露的外層降解得更快？是因為前面的陽光更強，紫外線更多嗎？

  但是紫外線比直接暴露在空氣中的背面更強大嗎？

  顯然，紫外線不是3A背板降解的直接元兇!

  顧曉紅和她的團隊推測，包裝材料的降解是否產(chǎn)生了破壞性化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)向背板移動，加速了背板的衰變？如果是由包裝材料引起的，為什么太陽能電池間隙區(qū)域更容易形成裂紋，電池板后面的裂紋更少？

  研究人員認為，如果正面包裝材料在陽光（包括紫外線）下更容易產(chǎn)生破壞性化學物質(zhì)，那么正面包裝材料，包括電池間隙在陽光下產(chǎn)生化學物質(zhì)，當這些化學物質(zhì)沿著電池間隙向下移動時，可以解釋為什么電池間隙背板更容易降解。

  研究人員認為乙酸是導致背板降解的主要嫌疑人，因為它對聚酰胺有害。一般認為尼龍與玻璃纖維的親和力很好，無毒，但不能長期接觸酸堿。

  聚合物作為包裝材料EVA(乙烯乙酸乙烯酯)在水蒸氣、紫外線和溫度的作用下降解，在此過程中產(chǎn)生乙酸。

  為了測試他們的假設，研究人員將幾個聚酰胺試條放入醋酸瓶中，然后分析了與空氣或水中的聚酰胺相比的降解。

  在顯微鏡下，暴露在乙酸塑料條表面的裂紋反映了降解的背板裂紋，比空氣或水中的裂紋嚴重得多?；瘜W分析表明，聚酰胺樣品暴露在乙酸中的降解產(chǎn)物較高，進一步證明了酸會加速背板材料的降解。

  而EVA水解通常只發(fā)生在水蒸氣中，產(chǎn)生醋酸，這是正常的UV老化降解并不會產(chǎn)生酸。那么封裝在組件內(nèi)部的EVA，水蒸氣從哪里來？

  研究認為，所有背板都有一定的水蒸氣滲透率，而3A背板也不例外。尼龍本身具有很強的吸水性，盡管玻璃纖維會降低其吸水性。這些水接觸EVA之后，在電池間隙EVA與電池片背面相比，材料接收的光線更強EVA更容易產(chǎn)生水解。

  這也解釋了為什么裂紋更多地發(fā)生在電池的間隙中。

  強調(diào)了這項研究EVA研究結(jié)果發(fā)表在《光伏進展：研究與應用》雜志上。

  3A咸魚，翻案還能翻身嗎？

  不怕神一樣的對手，就怕豬一樣的隊友。3A背板、尼龍材料本身可能沒有問題，也沒有死于不同背板技術(shù)路線競爭對手的市場競爭，但中毒于同樣的BOM表中的EVA。

  如果找出故障的原因，3A背板有機會翻身嗎？

  對此，白色EVA現(xiàn)在現(xiàn)在EVA和2013年前的EVA差別很大，以前基本都是UV截止型，然后包括現(xiàn)在使用的基本都是UV盡管EVA抗水解能力大大提高，但3A沒有人能保證背板。

  如果沒有EVA，而是采用POE封裝材料？

  理論上，POE包裝材料不會水解或產(chǎn)生3A背板中毒的乙酸POE主要用作組件封裝材料，以提高抗性PID2016年以后，該行業(yè)開始逐步接受雙玻璃組件的性能和開發(fā)POE。

  而Isovoltaic就在2016年，和POE神隊友擦肩而過。

  但一位組件技術(shù)專家說，即使是POE也救不了3A。一方面，如果不需要雙玻璃，POE成本遠高于EVA，背板組件根本不可能在背板組件中BOM中與EVA競爭；另一方面，經(jīng)過多年的降本，含氟材料背板的成本已經(jīng)很低，幾乎不會給3A背板留有競爭空間。A背板的成本還有一點空間。大面積開裂后，誰敢放好含氟材料，嘗試爆雷？

  【結(jié)語】

  逝者已去，3A背板給這個行業(yè)留下了深刻的教訓。然而，背板行業(yè)的各種創(chuàng)新嘗試仍然值得肯定，創(chuàng)新的價值不能因為事故和問題而被否定。多年來，背板成本的快速降低很大程度上來自于材料選擇的過去兩年對透明背板的嘗試也非常有意義。

  回頭想想，3A如果背板在批量應用前通過戶外實證，可能會避免很多事故？

  假設2010年參加實證，2013年-2014年曝出問題，于是正好邂逅POE……歷史開始重寫……

  光伏測試網(wǎng)