研究将快速发展的光伏组件技术与潜在的可靠性影响联系起来

从历史上看，光伏(PV)模块已表现出高可靠性，使其成为全球脱碳努力中可靠且不断增长的一部分。光伏组件技术也有随着时间的推移而迭代和发展的历史，对组件可靠性具有潜在影响。

考虑到这一点，国家可再生能源实验室(NREL)研究人员最近在《IEEE光伏杂志》上发表了一篇评论文章，帮助确定未来潜在的可靠性影响：“走在时代前沿：评估与预计相关的新型光伏模块可靠性风险”技术变革。”

该文章还提出了额外的研究、标准和测试可以提高模块可靠性的领域。这项工作是作为耐用模块材料(DuraMAT)联盟的一部分进行的。

“预测和减轻模块可靠性风险是DuraMAT使命的核心，”该文章的作者之一、DuraMAT联盟总监TeresaBarnes说道。“在本文中，我们开始确定模块材料和设计未来的可靠性优势和挑战，这些材料和设计尚未在现场部署足够长的时间，无法进行统计上有效的故障分析。”

多方面来源将光伏研究与市场担忧联系起来

本文综合了来自光伏市场报告、光伏研究人员和其他行业利益相关者的采访以及同行评审文献中有关晶体硅组件的信息，将学术问题与市场问题联系起来，并更好地捕捉快速发展的知识和观点。

“我们很幸运在NREL拥有拥有全方位模块技术和可靠性研究专业知识的同事，并通过DuraMAT接触到更多研究人员和行业观点，”作者、NREL市场和政策分析师JarettZuboy解释道。“我们与许多专家的讨论结合已发表的资料，帮助形成和验证了我们对技术趋势和可靠性影响的分析。”

综合来源使研究人员能够确定四个类别中的11个关键技术趋势：模块架构、互连、双面技术和电池技术。对于11个趋势(在上图底部列出)中的每一个，作者分析了技术驱动因素(例如改进的性能、成本或可持续性)、部署预测、可靠性影响、减轻可靠性风险的选项以及额外的研究和测试。他们还探讨了多种趋势之间与可靠性相关的相互作用。

作为一个例子，本文详细介绍了从单面设计(仅转换模块正面的阳光)到双面设计(通过转换模块背面接收的光来增加发电量)的转变。这一趋势正在推动模块背面用玻璃取代不透明聚合物。它还导致模块正面和背面使用更薄的玻璃，以及聚烯烃密封剂的使用增加。

这种趋势的结合产生了与单面模块设计相关的可靠性考虑因素。

“由于双面电池和模块的背面可能发生独特的电位诱导降解机制，因此需要开发针对这种配置的电位诱导降解测试，”NREL材料科学家、作者ElizabethPalmiotti说。“对使用更薄玻璃的可靠性研究(与冰雹影响和结构完整性相关)以及使用混合和共挤密封剂和透明聚合物背板也很有价值。”

周期性研究与快速并发变化保持同步

个别光伏技术的变化对组件可靠性具有一系列潜在影响，从降低可靠性问题的风险到影响很小或没有影响，再到增加风险。更重要且更复杂的是同时进行多项更改的复合效应。因此，除了针对每个技术类别的具体建议外，本文还提出了解决众多相互关联的技术趋势的复杂性的建议。

随着技术的快速变革，光伏可靠性学习周期能够持续改进，以确保组件质量。图片来源：国家可再生能源实验室

研究人员强调了光伏可靠性学习周期在保持组件质量与技术变革同步方面的作用。该周期从引入新产品和设计开始，其余步骤提供整体可靠性评估，包括现场诊断、故障分析、加速测试和标准开发以及寿命估计和预测建模。当通过新技术变革将先前的发现纳入模块性能和可靠性改进时，这个循环再次开始。

尽管所发表的文章仅涵盖晶体硅模块，但该团队正在开发一篇后续文章，其中也将包括薄膜技术，同时提供有关影响晶体硅技术的关键趋势的更多详细信息。

NREL材料科学家、作者MartinSpringer表示：“学习周期(包括预测模型的开发)帮助我们在任何给定时间点超越分析，在市场上观察到潜在的可靠性问题之前快速识别和解决潜在的可靠性问题。”。“这就是我们所谓的领先”。

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