2022年8月，美國國會通過了《通貨膨脹削減法案》(IRA)，這項3690億美元的歷史性投資似有望徹底改變美國的清潔能源行業。
新的激勵措施將加速國內關鍵太陽能和風能組件的制造，而額外的稅收減免則將進一步提高風能和太陽能開發商的項目經濟效益。
研究公司Wood Mackenzie預測，美國太陽能市場在未來五年內將增長兩倍。同樣，達特茅斯學院和普林斯頓大學的一個研究小組發布了一份報告，指出該法案將創造160萬個額外可再生能源工作崗位。同一份報告還發現，IRA將使太陽能項目的發電成本最多降低60%。
IRA中的太陽能條款有兩個優先事項：增加國內太陽能制造和減少對中國進口的依賴。該法案旨在鼓勵在美國生產包括電池、硅片、邊框、玻璃和背板在內的、更多的關鍵太陽能組件，太陽能行業正在就此做出回應。
美國清潔能源協會指出，截至2023年4月，美國國內大型電力項目清潔能源投資已超過1500億美元，同時還公布了新建47家生產廠的消息。
根據太陽能行業協會(SEIA)的數據，預計IRA將在未來十年帶來逾6000億美元的新太陽能投資和20萬個新工作崗位。該法案中一些最令人振奮的內容是擴大了現有的投資稅收抵免(合格的先進能源項目抵免或第48C節)，并制定了先進制造業生產稅收抵免(第45X節)。
投資稅收抵免和生產稅收抵免都包括了對符合國內含量要求的項目的加分。然而，對于該行業是否有能力在美國生產所有必要的組件，以及究竟哪些項目將有資格獲得額外的稅收優惠，人們仍然心存疑慮。
最近發布的本土含量附加指南規定，支架等鋼鐵產品需要100%在美國制造，而跟蹤支架、光伏組件、電池和逆變器等制成品需要40%在美國制造(針對2025年年底前開工的項目；從2026年開始，這一比例為55%)。在我們最新的太陽能技術和成本預測(STAC報告)中，PVEL和Exawatt得出的結論是：至少未來幾年，目前的國內晶硅組件產能不太可能讓開發商滿足這些要求。
哪些供應商和哪些項目有資格獲得稅收抵免，這些問題令人頭疼。新工廠和新原材料本身就會帶來新的風險。在采購過程中更換材料供應商或組件會對組件在現場的近期和長期性能產生影響。
十多年來，PVEL的實驗室數據表明，對光伏組件的獨特物料清單(BOM)稍作改動，就會對其可靠性和性能產生重大影響。除了遵循其他采購最佳實踐外，還可以通過獨立的第三方測試來降低與組件采購和供應變化相關的風險。雖然IRA為美國太陽能產業的快速發展提供了一個令人興奮的機會，但了解BOM的性能和可靠性對于質量的保持將變得更加重要。
BOM為何重要：并非所有組件都一樣
通過PVEL的可靠性和性能測試(即產品認證計劃(PQP))，PVEL已測試了500多種獨特的BOM組合。在PVEL位于加利福尼亞州的工廠，或在PVEL位于中國蘇州的合作伙伴Kiwa Group的PI China實驗室專家的監督下，PVEL使用全球一流的設備，根據PQP對所有BOM進行一致測試。每年，PVEL都會在光伏組件可靠性記分卡中公布表現最佳組件，提供相關案例研究支持我們的測試方法。
型號完全相同的光伏組件可以由完全不同的BOM生產。只要制造商的IEC/UL認證報告中列出了所有組件，供應商就可以自由搭配整體材料甚至電池。
PVEL的測試結果一再表明，這些單個組件的變化會極大影響產品質量，因此，僅依靠認證測試不足以確定長期性能和可靠性。
在PVEL最近的一個濕熱(DH)測試案例中，PVEL收到了同一組件制造商的兩份BOM，它們使用了相同的電池和相同的正面封裝材料。濕熱測試模擬了高溫和高濕度條件下典型的長期衰減和失效模式，在這種條件下，濕氣和熱量會削弱將組件結合在一起的材料。
其中一個測試組件采用雙玻設計，另一個采用玻璃//背板設計。雙玻BOM在濕熱測試中表現優異，但玻璃/背板BOM在相同測試后的功率損失超過7%。背板顯然允許濕氣進入層壓板，導致電池腐蝕。
在另一個2023記分卡例子中，PVEL測試了來自同一制造商的兩種幾乎相同的雙玻BOM的電位誘發衰減(PID)。在未接地的裝置上，光伏系統電壓過高會引發PID。使用無變壓器逆變器的項目更容易出現PID，高溫高濕的環境會進一步加速PID的發生。雖然PID有時是可逆的，但嚴重和永久性的PID可使發電量出現高達30%的下降。
進行PID測試的電池、玻璃和幾乎所有其他材料都是相同的。BOM之間的唯一區別是封裝材料來自兩家不同的供應商(雖然都是正面EVA+背面POE)，使用了不同的邊框和接線盒密封劑。經過PID192(-)測試后，一個BOM的功率下降了1.1%，而幾乎相同的BOM的功率下降了4.5%。有人認為，BOM的微小變化會導致一個BOM的PID易感性高出四倍。
在PVEL的熱循環(TC)(PQP測試的另一個步驟)工藝中，組件要在環境艙中經受極端的溫度波動。首先將組件置于-40°C的溫度下，然后將溫度升至+85°C。在溫度升高的同時，組件還要承受最大功率電流，從而產生額外的現場相關應力。該循環總共重復600次，對每200次循環進行一次特性分析。
在IEC61215標準下的200個熱循環測試持續時間內，測試的大多數組件表現良好，雖然如此，其中一些組件在PQP擴展熱循環期間出現了災難性缺陷。在最近的一個熱循環(TC)示例中，組件在TC200和TC400測試中表現良好。但是，在TC600之后，組件沒有功率輸出，EL圖像變黑。PVEL對故障進行了調查，發現組件的一個接線盒內存在開路。如果在現場安裝，這會導致整個組串沒有輸出。
發生在實驗室和現場的故障
雖然PVEL2023記分卡展示了光伏組件整體可靠性趨勢的改善，但上述例子并不罕見。事實上，54%符合2023記分卡條件的制造商在PQP測試中都至少出現過一次故障。
PQP測試中觀察到的故障類型多種多樣。組件可能在目視檢查期間出現故障，包括組件在機械應力作用下斷裂、接線盒蓋脫落、燒痕、連接器熔化/失效、分層以及電源標簽脫落或變得難以辨認。當組件不符合最低電阻要求時，就會出現安全故障，這種情況在預應力測試中越來越常見。當功率損耗超出組件制造商(或其客戶)認為可以接受的范圍時，就會出現功率衰減故障。
最后，二極管故障是指組件的旁路二極管不再起作用。二極管故障屬于接線盒故障的一個大類，其中還包括連接器熔化、電線裸露、可追溯到接線盒的濕漏電故障以及接線盒焊接故障。在2023記分卡中，我們發現29%的制造商和19%的BOM至少出現過一次與接線盒相關的故障。
在實驗室觀察到的故障可能會對現場產生實際影響。在最近的一個案例中，Kiwa Group的成員Extel Energy受托考察了臺灣的一個12MW屋頂項目。該項目使用340W半切120片電池單晶PERC組件，于2021年投入使用。常規無人機紅外(IR)成像顯示，一些組件的接線盒處存在熱點，此外還有一些激活的旁路二極管。
在進一步檢查現場時，Extel發現一些接線盒被完全燒毀。在現場約35000個組件中，有700個組件的接線盒在紅外圖像中可見熱點，70個組件的旁路二極管被激活，10個組件的接線盒被嚴重燒毀。組件制造商經過調查確定，這些都是由于接線盒內的焊接問題造成的。此后，他們更新了質量和流程控制，對接線盒焊接實施拉拔測試。
雖然制造商提供了受影響組件的替代品，但更換這些組件和診斷問題的人工成本不在組件制造商的保修范圍內。目前還不清楚其他組件將來是否會受到這種故障模式的影響，因為這些組件在現場會經歷自然溫度循環，自然溫度循環會對焊接可靠性產生影響。
自2019年以來，PVEL在每一期記分卡中都報告了與接線盒相關的故障問題。無論是PQP測試發現的故障，還是現場組件的故障，這一問題依然存在。隨著我們供應的多樣化，以及從新的入場者或工廠采購組件，買家需要做好盡職調查，以避免在出現問題時產生不可預見的更換成本風險。
采取措施降低采購過程中的風險
指定性能最佳的光伏組件只是光伏組件采購過程中降低風險的一個方面。作為Kiwa Group的一部分，PVEL和其他成員公司在項目開發、施工和運營的每一步都為下游項目利益相關方提供支持。下面，我們將概述Kiwa推薦的一些組件采購最佳實踐：
-指定性能最佳的物料清單。在PVEL實驗室中，我們對組件的獨特物料清單進行測試和報告，并將此信息提供給下游合作伙伴，這樣他們就可以使用這些數據指定可滿足光伏組件供應協議中項目要求的BOM組合。
-審計和監控工廠。經驗豐富的組件采購商要求在采購光伏組件前進行工廠審計(對制造商的生產流程進行獨立檢查)，確保供應商符合質量標準。在生產過程中監控光伏組件生產也有助于防止為特定項目生產的組件出現質量問題，確保使用經過PQP測試的BOM。這些服務由PIBerlin和Kiwa Group的其他公司提供。
-驗證質量。在組件生產過程中，對光伏組件進行統計意義上的抽樣測試，可幫助買家識別并糾正其現場部署組件中存在的質量問題。這一過程被稱為批量測試，要求將隨機選擇的一組光伏組件從工廠運送到PVEL或其他Kiwa Group的實驗室進行評估。這也可以通過制造商工廠實驗室的第三方監督來執行。
-驗證性能。Kiwa建議對大型和地面太陽能項目進行現場測試。在光伏組件運抵項目現場和系統調試前進行測試有助于識別在運輸或安裝過程中發生的損壞。當現場出現性能或可靠性問題時，PVEL和Kiwa Group可隨時診斷問題并提供補救指導意見。
齊心協力，確保太陽能的美好未來
IRA中的太陽能條款可為美國產業帶來巨大利益，改變美國的制造業格局，并迅速創造新的就業機會。但是，隨著這一行業迅速擴張并改變美國的光伏組件供應鏈，必須進行適當的盡職調查以確保質量和可靠性。
PVEL多年的實驗室數據顯示，材料和組件的微小差異都可能對項目經濟性產生巨大影響。制造商擁有在美國擴大生產的絕佳機會，美國的開發商也可以采購國內產品。然而，無論產品的來源如何，買家都需要注意，并非所有的光伏組件都是一樣的。
在采購過程中，組件買家遵循包括審查第三方報告和指定BOM組合的做法有助于降低整體項目風險。對于市場競爭日益激烈的制造商來說，提交組件進行第三方測試有助于產品的差異化，提升客戶的信心。通過共同努力，不斷審查和解決組件在生產和運行過程中的性能問題，這會有助于確保在行業中投入的數十億美元打造一個強大的、惠及所有人的太陽能未來。
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