返璞归真，光伏跨入“全钢化”时代

引言：2023年7月，意大利北部发生了一场冰雹风暴，这场自然灾害导致数百辆汽车被毁，有多人受伤，同时损坏了当地数个光伏系统，给当地造成了不小的损失。《意大利光伏》杂志从阿姆斯特丹自由大学（Vrije Universiteit Amsterdam）处获得了一份2019年的报告，该报告对2016年发生于荷兰的一次严重冰雹所造成的影响进行了分析，揭示了冰雹对太阳能装置的破坏性。根据他们的评估，光伏组件的损坏主要来自直径3厘米以上的冰雹。

一、冰雹的危害与组件的抗冲击性

冰雹等自然灾害对于光伏组件的破坏不容忽视，业内相关人士分析，冰雹对光伏组件的破坏程度与组件使用的材料有着直接的关系，例如正面玻璃厚度、边框的材质等。我们都知道光伏组件的正面覆盖着一层玻璃，起到保护作用。在某种程度上，玻璃的强度决定了组件正面抗冰雹的能力。

冰雹损坏组件（图片来源网络）

常规双面组件（玻璃+背板）结构

笔者了解到，就光伏组件正面玻璃而言，可分为全钢化玻璃（2.5mm/2.8mm/3.2mm）和半钢化玻璃（2.0mm及以下），其抗冲击的能力完全不可同日而语。目前对冲击性能测试要求莫衷一是，主要争议点之一是：落球质量，究竟是选用227g还是1040g。国内组件客户，落球质量既有选择1040g也有选择227g。据《GB/T 41314-2022》有关标准规定， 2.0mm半钢前玻是227g的钢球在0.8米的高度之下测试完成，而3.2mm的全钢化玻璃则是使用1040g的钢球在1米的高度之下测试完成的。3.2mm的全钢化玻璃大约可以抵挡5倍的冲击力。

同样的正面光伏玻璃，测试选用不同的标准，笔者认为这是目前最大的争议点。从以上测试数据可以看出，为了保证组件的抗冲击性，理想的材料首选全钢化玻璃。在加工过程中，全钢化玻璃经过特殊处理，使其比普通玻璃具有更高的抗冲击能力和耐磨性。它可以在组件受到外界冲击时起到有效的保护作用，减少组件损坏风险。

二、全钢化封装和半钢化封装方案

组件的安全可靠，直接影响光伏系统发电的稳定和用户的满意。从光伏组件技术出现之初到现在，全钢化玻璃/背板的搭配已经过多年验证，工艺和应用非常成熟。我国1983年在甘肃建设的第一个光伏电站，位于甘肃省科学院自然能源研究所太阳能基地，装机容量10kW，就是应用正面全钢化玻璃加背板封装的组件。在西北地区的恶劣环境下，经历40年的考验后，目前依然在正常发电。而半钢化封装方案（玻璃厚度2.0mm及以下）是在双面电池技术出现后，才大规模量产的，就安全可靠性而言，还没有达到全钢化封装方案的成熟度，尤其是半钢化玻璃的碎裂问题。笔者从行业内专家处得知，在实际应用中，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（半钢化）玻璃覆盖。所有发生碎裂的玻璃，甚至未经历过强风吹袭、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。”