巴西联邦圣卡塔琳娜大学(UFSC)的研究团队历时两年,对运行超过23年的多晶硅光伏组件进行二次利用测试,结果证实这些组件在退役后仍能保持稳定的运行表现。数据显示,这些组件的年衰减率低至0.44%,功率保持率在87%至88%之间,证明了光伏组件在长周期运行后的可靠性。
该研究由首席研究员里卡多·鲁瑟(Ricardo Rüther)主导,他向行业媒体指出,尽管光伏组件的二次利用在技术和环保层面具有显著优势,但经济因素仍是推广的主要障碍。当前新一代单晶硅组件价格持续下降,使得二手组件即便以低于市场价50%的价格出售,也难以吸引买家。此外,二手组件的质保期不确定性也增加了市场接受难度。
实验所用的组件来自巴西拉托内斯岛(Ratones Island)的一个离网系统,该系统原用于替代柴油发电,由76块组件组成,总功率4.7千瓦,连续运行超过22年后于2022年完成升级。退役后,所有组件被运至UFSC实验室,在类似海岸环境的条件下进行详细评估。2023年的视觉、电气和安全检测显示,68%的组件符合二次利用标准。
测试分为两个阶段:单组件级和系统级并网测试。单组件测试中,两块代表性组件安装在单轴跟踪器上,每分钟记录一次IV曲线,实时监测最大功率、电流、电压及衰减行为。高精度传感器同步采集辐照度和温度数据,经标准化校正后,最终获得49个有效晴朗天气日的数据。系统级测试则通过性能系数(PR)评估整体效率,并修正温度影响,累计128个有效分析日。
研究团队还采用电致发光成像技术,对比组件退役前后及户外暴露两年的图像,检测电池片缺陷与衰减趋势。结合电气测试与热成像无人机巡检,确认组件绝缘电阻正常,修复后的小裂纹组件仅出现轻微热点,无安全风险。系统级年衰减约0.7%,略高于组件级,主要源于组件间失配,但仍优于制造商预期。
鲁瑟强调,该研究为光伏组件二次利用提供了全面的数据支持,证明即使经过长期运行,大量退役组件仍具备高效利用潜力。但他同时指出,要实现规模化可持续的二次利用市场,仍需政策激励与金融支持。相关成果已发表于《太阳能进展》期刊,题为《实践中的二次利用光伏:巴西案例的性能结果》。
值得一提的是,UFSC还运行着巴西最古老的光伏系统,由鲁瑟本人于1997年在德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所完成博士后研究后安装,见证了该国光伏技术的长期发展。这一案例不仅展示了光伏组件的超长寿命潜力,也为全球循环经济提供了重要参考。
对于中国光伏产业而言,随着早期装机规模进入退役高峰,建立规范的组件回收与二次利用体系已成为行业可持续发展的关键。中国企业在组件制造与回收技术上具备领先优势,可借鉴巴西经验,推动二手组件标准化评估与认证,结合国内政策导向,探索“退役组件+储能+微网”等创新应用场景,将环保压力转化为新的市场机遇。