在近期一些大型光伏项目中，光伏组件玻璃莫名碎裂的报告骤然增多。组件设计、玻璃制造工艺，以及光伏组件和跟踪支架在实际应用中的相互作用，均是引发玻璃碎裂的元凶。然而，目前仍未出现明确的解决方案。种种迹象表明，重新审视和修订认证标准或许是有必要的。
（研究人员正设法更深入地检查光伏组件玻璃中的缺陷，并进一步研究制造商在无法采用全钢化工艺时采纳的半钢化工艺。）
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。
光伏组件玻璃具体碎裂情况千差万别，但似乎也存在某些共性：在出现碎裂问题的双玻光伏组件项目中，其正反两面均以2毫米厚的玻璃覆盖。所有发生碎裂的玻璃，均未经历过强风吹袭、冰雹撞击、高雪荷载，或任何可能导致玻璃破裂的环境压力。迄今为止的数据表明，这并非某个地区或某项光伏技术特有的问题。“巴西、智利、澳大利亚、美国等地皆有相关报告，”光伏设备测试实验室PVEL的销售与营销副总裁（VP）Tristan Erion-Lorico说道，“这既不是一个地域性问题，也并非某个系统类型或制造商独有的问题，因此格外令人担忧。”
制造商、质量保证机构、认证机构，以及光伏研究团体已注意到这一问题。有关问题根源的理论假说已经出现，相应的最佳应对策略亦已确定。某光伏组件制造商表示，曾有光伏电站业主向其反映玻璃发生了大面积碎裂。
该制造商在项目现场展开调查，并已证实割草机器人移动时从地面带起的坚硬石块，正是导致光伏玻璃碎裂的罪魁祸首。在近期PV Magazine举办的网络研讨会上，柏林光伏研究所质量保证专家Thomas Weber详细分享了多项调查成果。该研究所的调查结果显示，玻璃碎裂原因包括安装不当及所用夹具不合适等。
此外，无法通过调查得出明确结论的情况也时有发生。在此类案例中，玻璃碎裂并非仅仅源于单一因素，而是由现场的多种因素共同导致。在大多数情况下，玻璃碎裂无非是两个原因。第一，大组件与薄玻璃结合时会增加玻璃碎裂的风险；第二，测试与认证标准与实际应用环境之间存在差异，导致一些容易出现玻璃碎裂问题的组件也能通过测试认证。
光伏组件玻璃
鉴于如今的光伏组件大都是双面组件，且某些聚合物背板过去曾出现可靠性问题，许多组件制造商已转向生产双玻组件。双玻组件拥有很多优势，但出于减重目的，组件采用的玻璃厚度亦需相应减少：传统单玻组件的玻璃厚度一般为3.2毫米，而双玻组件的玻璃厚度则减薄至2毫米。
玻璃的物理钢化工艺是通过玻璃表面与内部之间的温差来实现的。玻璃较厚时，可以实现物理全钢化，从而大幅提高玻璃的强度。而仅2毫米的厚度玻璃无法在玻璃表面和内部留下足以使玻璃完全钢化的空间（至少无法低成本实现玻璃的完全钢化）。
同时，大尺寸的光伏组件不仅采用了减薄的玻璃，组件的边框也在变轻，这导致组件设计上的一个重大变更：即光伏玻璃作为组件载荷承载的角色远超以往，但这一重要变化似乎被大多业内人士忽视了。
“让玻璃作为支撑结构承载较大负荷是有风险的，可能导致玻璃因脆性断裂而失效，”DNV首席光伏工程师Henry Hieslmair说道，“能否有效防止这种情况发生，取决于玻璃边缘和表面缺陷的控制情况，而不同产品这方面可以存在显著差异。有些光伏组件可以轻松通过载荷测试，但在户外实际应用时，大概有1%的组件会出现问题。”
光伏组件制造商纷纷表示会仔细审查玻璃供应商的资质，且在将产品用于批量生产前也会展开充分的测试。光伏组件制造商天合光能的一名代表告诉PV Magazine：“我们会从尺寸、耐久性、可靠性、弯曲强度、落球冲击试验、冰雹冲击试验、外观等多个角度去衡量，判断玻璃产品是否符合我们的品质标准。对于每家供应商提供的每一款玻璃，我们都会按照高于行业标准的要求，在天合光能的自有实验室，以及第三方实验室内进行全面的可靠性测试，验证其是否合格。我们会定期对供应商提交的玻璃进行质量检查，同时也会定期对批量生产的组件进行质量和可靠性测试。这一过程是完全受控的。”
有迹象表明，转向薄玻璃和大组件，可能意味着现行测试标准不再能充分考虑玻璃所承担的角色。PVEL成员Erion-Lorico表示：“我认为问题的根源在于业内将玻璃视为大宗商品。”他解释说，根据国际电工委员会（IEC）的现行标准，光伏组件制造商在更换玻璃供应商时，只要玻璃厚度和上层钢化工艺没有变化，就无需重新进行认证测试。对于较厚的全钢化玻璃，此举或许具有合理性，因为不同制造商提供的玻璃差异甚微；然而，市面上的“半钢化玻璃”种类繁多，这种做法可能已不再适用。Erion-Lorico补充道：“如今，不同玻璃制造商提供的产品在强度和机械性能方面存在显著差异。”
光伏组件与跟踪支架的兼容性
光伏组件与跟踪支架及固定支架的连接方式，也是讨论玻璃碎裂问题时经常出现的议题。该问题似乎与玻璃的厚度问题有相似之处：
光伏组件与跟踪支架的连接方式并没有随着组件设计的演变而升级。DNV成员Hieslmair说道：“过去十年，许多光伏系统还是只用边夹进行固定。以往光伏组件的玻璃和边框更厚，因此玻璃碎裂的情况较少，但如今的光伏组件尺寸相当大，玻璃和边框的承载比例也发生了改变。”
光伏组件制造商们针对具体的支架系统提供了对应的兼容性声明，而众所周知，此类结论应当建立在严密的测试之上。但是，有迹象表明，这些测试样本量小，且参数有限，这意味着它们并不能彻底揭示可能导致玻璃碎裂的所有因素。针对这一问题，DNV在一篇博客文章中指出：“制造商提供的所有‘兼容性’证据，都是将光伏组件放置于跟踪支架上，成功完成一次静态机械负荷测试后，结合目视检查结果做出的判断。所测得的载荷降低1.5倍后，即为设计负荷。兼容性声明或其他相关材料中，均未记载制造商可能为核实兼容性而进行过的任何额外测试或分析。”
测试标准
无论玻璃碎裂的根本原因究竟为何，下一步要做的都是确定可靠的测试方法，以在安装系统之前发现隐患。这是光伏行业近期才逐渐领悟到的关键。
隆基美国产品解决方案总监CJ Fu说道：“如果一组光伏组件和跟踪支架能通过IEC标准下的静态机械负荷测试，就代表我们的组件可以与该型号的支架兼容。但是，根据我的个人经验，仅凭于此可能无法充分反映产品在实际应用中的兼容性。在实际应用中，你可能遭遇意想不到的状况，产品可能同时受到多种荷载的作用。在制定更全面的兼容性测试程序方面，行业标准还有很大的提升空间。”
据跟踪支架制造商反馈，他们也留意到越来越多的用户很希望获取更详尽的兼容性测试信息。
“有人要求针对IEC和UL标准展开补充测试，但测试与否终究取决于光伏组件供应商，”Nextracker资深产品营销总监Greg Beardsworth说道，“最大载荷由光伏组件供应商根据自身情况确定，而我们的职责是尽可能准确地确定各类应用的载荷。静态机械载荷测试是建立判断标准的基础，至于是否在此基础上进行任何补充测试，则因制造商而异。”
光伏研究与可靠性团体成员也注意到光伏项目的玻璃碎裂报告有所增加，目前正积极探索展开可行的系列测试，以解决这一问题，但这需要一定的时间。“这些规范和标准委员会可能需要很长时间去完善，但即在现有测试要求的基础上增加其他要求，我也不会感到意外。”Beardsworth补充道。
美国国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员已开始着手研究新的测试方法及各项标准的补充内容，其目的在于单独测试玻璃质量，以及测试光伏组件与跟踪支架的兼容性。
“产品的更迭速度越来越快，标准很难跑在前面，”NREL光伏可靠性研究小组资深研究员Ingrid Repins说道，“对于玻璃碎裂问题，我们都深感震惊，但我坚信，这恰恰让我们更深刻地认识到现行测试方法尚有诸多短板和漏洞。接下来，我们将积极探查玻璃碎裂的根本原因，并据此制定全面而周密的测试方案，杜绝此类问题重演。”
目前，实验室正着手设计测试方案，以验证有关玻璃碎裂的各种假说。首先要调查的是光伏玻璃的制造工艺。NREL的科学家们已开始通过光学技术考察玻璃的钢化和半钢化工艺，探寻碎裂的光伏玻璃有何不同之处。
NREL成员Repins说道：“有一种假说认为，不同组件之间的表现差异，其实源于光伏玻璃半钢化工艺的影响。我们的科学团队在研究碎裂的光伏组件时，要考察的正是这一点。这些玻璃的钢化程度是否低于预期？玻璃碎裂组件和玻璃未碎裂组件的玻璃钢化程度是否有所不同？”
在另一个项目中，NREL的科学团队正全力剖析玻璃内部裂纹的形成机制，意图将其构建到整个组件的现有模型中。通过这种方式，科学家们可以为不同场景建模，从而形成最有效的测试方案。鉴于组件部件和材料组合的数量极其庞大，加之需要获取更为多样化的测试样本，这也是这项研究至关重要的原因。“研究课题和待解决问题已经明确，但具体答案尚未揭晓。”Repins补充道。
文章来源：新能荟