多種因素會(huì)影響住宅太陽(yáng)能電池板的生產(chǎn)壽命。在本系列的第一部分中，我們將介紹太陽(yáng)能電池板本身。

住宅太陽(yáng)能電池板通常以長(zhǎng)期貸款或租賃方式出售，但是面板可以使用多久，它們的彈性如何？

面板壽命取決于多種因素，包括氣候、模塊類型和所使用的貨架系統(tǒng)，以及其他考慮因素。雖然面板本身沒有特定的“結(jié)束日期”，但隨著時(shí)間的推移，生產(chǎn)損失通常會(huì)迫使設(shè)備報(bào)廢。在決定是讓您的面板在未來運(yùn)行20到30年還是在那時(shí)尋求升級(jí)時(shí)，監(jiān)控輸出水平是做出明智決定的最佳方式。

退化問題

根據(jù)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的數(shù)據(jù)，隨著時(shí)間的推移，輸出的損失稱為退化，通常每年下降0.5%左右。制造商通常認(rèn)為25到30年是發(fā)生足夠退化的時(shí)間點(diǎn)，此時(shí)可能是考慮更換面板的時(shí)候了。NREL表示，制造保修的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是太陽(yáng)能模塊的25年。考慮到0.5%的基準(zhǔn)年退化率，一塊使用20年的面板能夠產(chǎn)生其原始能力的90%左右。

面板質(zhì)量會(huì)對(duì)降解率產(chǎn)生一些影響。NREL報(bào)告稱，松下和LG等高端制造商的年費(fèi)率約為0.3%，而一些品牌的降價(jià)率高達(dá)0.80%。25年后，這些優(yōu)質(zhì)面板仍然可以生產(chǎn)其原始產(chǎn)量的93%，而更高降解率的示例可以生產(chǎn)82.5%。

一些制造商在其玻璃、封裝和擴(kuò)散屏障中使用抗PID材料構(gòu)建面板。相當(dāng)大一部分退化歸因于一種稱為潛在誘導(dǎo)退化(PID)的現(xiàn)象，這是一些（但不是全部）面板遇到的問題。當(dāng)面板的電壓電位和漏電流驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)半導(dǎo)體材料與模塊的其他元件（如玻璃、底座或框架）之間的離子遷移時(shí)，就會(huì)發(fā)生PID。這會(huì)導(dǎo)致模塊的功率輸出能力下降，在某些情況下會(huì)顯著下降。

所有面板還會(huì)遭受稱為光致退化(LID)的問題，其中面板在暴露在陽(yáng)光下的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)失去效率。PVEvolutionLabs的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室PVEL表示，根據(jù)晶體硅晶片的質(zhì)量，LID因面板而異，但通常會(huì)導(dǎo)致一次性、1%到3%的效率損失。

天氣狀況

暴露在天氣條件下是面板退化的主要驅(qū)動(dòng)因素。熱量是實(shí)時(shí)面板性能和隨時(shí)間退化的關(guān)鍵因素。據(jù)NREL稱，環(huán)境熱量會(huì)對(duì)電氣元件的性能和效率產(chǎn)生負(fù)面影響。

SolarCalculator.com表示，通過檢查制造商的數(shù)據(jù)表，可以找到面板的溫度系數(shù)，這將證明面板在更高溫度下的能力。

熱交換還通過稱為熱循環(huán)的過程推動(dòng)降解。溫度高時(shí)，材料膨脹，溫度降低時(shí)，材料收縮。隨著時(shí)間的推移，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)慢慢導(dǎo)致面板中形成微裂紋，從而降低輸出。該系數(shù)解釋了在25攝氏度的標(biāo)準(zhǔn)溫度之上每升高攝氏度會(huì)損失多少效率。例如，-0.353%的溫度系數(shù)意味著每高于25攝氏度，總產(chǎn)能就會(huì)損失0.353%。

在其年度模塊記分卡研究中，PVEL分析了印度36個(gè)正在運(yùn)營(yíng)的太陽(yáng)能項(xiàng)目，并發(fā)現(xiàn)了熱降解的重大影響。這些項(xiàng)目的年平均退化率為1.47%，但位于較冷山區(qū)的陣列退化率接近一半，為0.7%。

風(fēng)是另一種可能對(duì)太陽(yáng)能電池板造成傷害的天氣條件。強(qiáng)風(fēng)會(huì)導(dǎo)致面板彎曲，稱為動(dòng)態(tài)機(jī)械負(fù)載。這也會(huì)導(dǎo)致面板出現(xiàn)微裂紋，從而降低輸出。一些貨架解決方案針對(duì)強(qiáng)風(fēng)區(qū)域進(jìn)行了優(yōu)化，保護(hù)面板免受強(qiáng)大的提升力并限制微裂紋。通常，制造商的數(shù)據(jù)表將提供有關(guān)面板能夠承受的最大風(fēng)力的信息。正確安裝有助于解決與熱相關(guān)的問題。面板應(yīng)安裝在屋頂上方幾英寸處，以便對(duì)流空氣可以在下方流動(dòng)并冷卻設(shè)備。淺色材料可用于面板結(jié)構(gòu)以限制熱量吸收。并且性能對(duì)熱特別敏感的逆變器和合路器等組件應(yīng)位于陰影區(qū)域，CED綠色科技。

雪也是如此，在更大的風(fēng)暴期間，它可以覆蓋面板，限制輸出。雪還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)機(jī)械負(fù)載，從而降低面板的性能。通常情況下，雪會(huì)從面板上滑下來，因?yàn)樗鼈兒芄饣⑶液芘停谀承┣闆r下，房主可能會(huì)決定清除面板上的雪。這必須小心完成，因?yàn)楣尾撩姘宓牟ＡП砻鏁?huì)對(duì)輸出產(chǎn)生負(fù)面影響。

退化是面板壽命中正常的、不可避免的部分。正確的安裝、仔細(xì)的除雪和仔細(xì)的面板清潔有助于輸出，但最終，太陽(yáng)能電池板是一種沒有移動(dòng)部件的技術(shù)，幾乎不需要維護(hù)。

制定標(biāo)準(zhǔn)

為確保給定的面板可能具有較長(zhǎng)的使用壽命并按計(jì)劃運(yùn)行，它必須經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試以進(jìn)行認(rèn)證。面板受國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)測(cè)試的約束，該測(cè)試適用于單晶和多晶面板。

EnergySage表示，符合IEC61215標(biāo)準(zhǔn)的面板經(jīng)過了電氣特性測(cè)試，如濕漏電流和絕緣電阻。他們接受了風(fēng)和雪的機(jī)械負(fù)載測(cè)試，以及氣候測(cè)試，以檢查熱點(diǎn)、紫外線暴露、濕氣凍結(jié)、濕熱、冰雹沖擊和其他戶外暴露的弱點(diǎn)。

面板規(guī)格表上還常見的是美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(UL)的印章，它也提供標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試。UL運(yùn)行高潮和老化測(cè)試，以及全范圍的安全測(cè)試。IEC61215還確定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下面板的性能指標(biāo)，包括溫度系數(shù)、開路電壓和最大功率輸出。

故障率

太陽(yáng)能電池板故障發(fā)生率很低。NREL對(duì)2000年至2015年間安裝在美國(guó)的50,000多個(gè)系統(tǒng)和全球安裝的4,500個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了一項(xiàng)研究。該研究發(fā)現(xiàn)，每年10,000個(gè)面板中的5個(gè)面板故障率中值。

隨著時(shí)間的推移，面板故障顯著改善，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)在1980年至2000年之間安裝的系統(tǒng)的故障率是2000年后組的兩倍。

系統(tǒng)停機(jī)很少歸因于面板故障。事實(shí)上，kWhAnalytics的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，80%的太陽(yáng)能發(fā)電廠停機(jī)時(shí)間是由于逆變器故障造成的，逆變器將電池板的直流電流轉(zhuǎn)換為可用的交流電。光伏雜志將在本系列的下一期分析逆變器性能。