碲化镉组件的可靠性争议:边缘研磨缺陷与亚稳态损耗的工程复盘
中国能源产业发展网 发布时间:
2026-10-29 12:04
【中国能源产业发展网 原创】【作者:周知行】
2026年9月,一宗规模惊人的组件质量诉讼在纽约州最高法院立案。原告是美国独立电力开发商Swift Current Energy,被告是薄膜光伏龙头First Solar,诉状称First Solar向美国三座大型光伏电站项目供应超过240万块存在缺陷的Series 6 Plus与Series 7碲化镉薄膜组件,其中包含伊利诺伊州装机规模800兆瓦的Double Black Diamond电站,采购金额逾3.6亿美元,庭审定于2026年11月16日由法官Andrew Borrok主持。诉状中的一句话极具冲击力:First Solar的许多组件投入使用仅一年半,衰减量就超过了合同约定的整个30年预期衰减量。这不是一家企业的偶发批次问题,而是一次把组件可靠性验证环节系统性漏洞暴露出来的法律检验——被诉方公开承认了一类缺陷,另一类从未承认,还有一类连是否属于缺陷都还在争论。
边缘研磨缺陷:已公开承认的那一类
先看已被公开承认的一类。据2024年10月的财报电话会,First Solar首席执行官Mark Widmar介绍,企业在Series 7量产早期就发现该问题:组件玻璃边缘研磨产生的碎屑,在研磨工序与后续清洗工序之间的停留时段发生钙化,附着在玻璃表面。钙化是碳酸钙类沉积物的形成过程,发生在玻璃边缘研磨工序与清洗工序之间的停留时段,残留物未在规定工序内及时清理,随即发生反应并影响后续制造工序。玻璃边缘研磨是组件生产中的常规工序,其残留物在两个工序之间停留的时间窗口,本应是可以通过工艺节拍与清洗规程精确控制的变量。企业为此计提了5000万美元的保修费用,并表示已采取纠正措施。
这起已公开的缺陷在技术上有清晰的扩散路径。边缘钙化形成的是附着于玻璃表面的沉积层,位置虽在边缘,但碎屑会随工艺流转进入后续的沉积与吸收层形成环节;公开材料称钙化直接干扰了后续制造工序、影响了吸收层的正常生成。也就是说,这不是单点外观缺陷,而是通过工序间污染传递进入电性能环节的缺陷——组件外表看不出异常,功率却已经偏离。这类缺陷的可检出性因此极低,只能依靠过程控制与来料检验拦截,无法在成品抽检中有效发现。这一点解释了为什么该问题直到量产早期才被识别,也解释了为何组件行业对边缘研磨这类环节的工艺纪律要求一直高于一般直觉。
基板缺陷:从未公开承认的那一类
第二类缺陷的性质更重。诉状称该缺陷源于First Solar在2021年启动的制造工艺变更,工艺改动破坏了组件退火生产流程的稳定性,造成薄膜品质下降,导致组件整体发电量大幅缩水,是本次项目发电不达标的核心隐形诱因。诉状进一步明确这一缺陷的影响路径:影响退火工艺、薄膜品质、载流子复合率,最终降低组件输出功率。按诉状口径,累计影响约160万块涉案组件。两类缺陷的关键差别在于:边缘研磨缺陷是企业自己发现、自己披露、自己计提准备的,属于已闭环问题;基板缺陷则是企业从未对外公示、只有原告在诉讼中指出的,属于争议问题,其技术机理、影响范围与真实发生比例都尚未被法院认定。
工艺变更导致退火流程失稳,这一类问题在制造工程中的教训是重复出现的。退火是薄膜晶体生长的关键工序,其作用是提升结晶质量、修复沉积过程中的晶格缺陷;工艺一旦调整,退火温度曲线、升温速率、气氛条件与沉积速率之间的匹配关系必须重新建立,否则就会出现薄膜品质不达标、载流子复合率上升的连锁结果。公开信息中未披露该次工艺变更的具体内容与验证过程,因此这里只能做机理层面的分析,而不能替任何一方认定因果。
亚稳态损耗:连是不是缺陷都在争论的一层
第三层争议指向材料本身的特性,而非任何一道制造工序。据诉讼材料,碲化镉薄膜组件存在亚稳态损耗特性,在低温、长期避光静置的工况下会出现性能回落现象;Swift Current 同时质疑First Solar出厂采用的专属预处理测试方式,认为该方法将组件置于高温、高压、强光辐照条件下至少8小时后立刻测量功率,作用是掩盖亚稳态带来的功率损失,人为抬升组件铭牌额定功率。按诉状口径,240万块组件中除受两类工艺缺陷直接影响的部分外,还有约80万块并未受两类缺陷直接影响,却同样出现发电量不及预期的情况,原告将这部分归因于亚稳态问题。
预处理测试的做法在技术上并不神秘:材料在强光、高温、高压下会进入亚稳态激发状态,此时测量得到的最大功率高于组件在常规使用条件下的稳态表现,因此如果铭牌功率是用这种条件下的数据标定,组件在户外实际运行时的初始功率就会低于标称值。这一争议之所以重要,源于它触及了薄膜组件与晶硅组件在验收方法论上的根本差异——晶硅组件的输出性能相对稳定,初始功率标定与长期衰减标定可以统一处理;薄膜组件因为亚稳态的存在,初始性能与稳态性能本就是两个不同的量,若不把稳定化处理纳入测量规程,同一批产品在不同条件下的测试结果会相差几个百分点。公开材料中提到的同一现象,在钙钛矿器件上同样被业内反复讨论,即正扫与反扫得到的电流电压曲线可以相差几个百分点,最大功率点追踪、十点法、快速扫描等不同测试方案测出的效率常常对不上。这恰恰是2026年9月发布的钙钛矿光伏领域首个国家标准所要处理的问题,其技术逻辑对碲化镉组件同样适用。
核验困境:逐块检测机制为何失灵
这起诉讼在程序层面的僵局,比任何一项技术争议都更能暴露行业短板。时间线是:2024年12月23日,Swift Current正式提出保修索赔;2025年5月2日,First Solar回函称开发商未能充分描述或证明所指控的缺陷,且依据电站系统层面的数据评估组件功率输出不符合保修条款条款要求,提出对单块组件进行实验室功率测量。Swift Current在法庭文件中把这一方案描述为商业上不可行——需要把超过150万块组件运回制造商,运输成本将超过索赔金额本身。这就是所谓大面积系统性缺陷下的核验悖论:保修条款按单件设计,缺陷按批次爆发,验证成本与被索赔金额之间的比例关系被彻底颠倒,结果是保修承诺在实质上落空,投资方的救济路径被合同机制本身堵死。
从行业角度看,这种困境不是孤例,而是组件这类标准化工业品的普遍问题。一块组件装上屋顶之后,假货一般也能发电,业主往往在低价成交的窃喜中忽略了它可能连基本的抗压测试都没通过;劣质组件发电效率衰减过快,原本测算的六六年回本周期可能被无限期拉长。而一旦出现系统性缺陷,批量组件的往返运输与逐块检测成本又会高到让索赔变得不经济。公开报道显示,隆基、天合、通威等组件企业陆续发布专项维权声明,明确非授权产品无法提供国家强制认证与全流程可追溯原厂合格证,将面临验收不过、无法并网、补贴被追缴的后果,并把劣质组件的衰减风险、假货的环保与电气安全隐患逐条写清。这类声明的存在本身说明,市场上非授权渠道产品的比例已高到需要由头部企业公开切割的程度。
同一时期的国内抽查数据
把视线转回国内,同期的质量监管数据给出了另一个视角。国家市场监督管理总局2026年2月公布的一批产品质量国家监督抽查结果中,晶体硅光伏组件抽查70批次、9批次不合格,其中7批次涉及安全项目中的机械载荷试验不合格、3批次为标准试验条件下发电性能不合格,山西华储、国电投新能源、东营大海科林光电、三一硅能4家企业复检结果仍不合格,乐能相关产品被认定为假冒;光伏玻璃方面抽查22批次、6批次弯曲强度不合格。2026年一季度的41种产品抽查中,光伏组件仍为70批次查出9批次不合格、4家企业复检仍不合格。这两组数据中的结构值得留意:不合格集中在机械载荷与玻璃弯曲强度这类物理承载与结构强度项目,而不是转换效率——这说明当前组件质量问题的重心已从性能参数转向结构可靠性,而结构可靠性恰恰是最难在出厂环节被完全排除的一类。
与此并行的是屋面光伏的安全风险。中国能源报梳理的案例显示,2026年4月20日广东省梅州市大埔县一厂房屋顶光伏板突发火灾,过火面积约6平方米;2026年8月14日、8月27日又分别有类似案例被记录。相关分析指出,组件背面接线盒是否虚接是最常见的问题之一,组件的栅线、焊带质量与连接器质量均会影响组件的防火性能,设备和电缆老化或故障也可能引发火灾;城市环境中灰尘堆积会导致组件表面温度不均、增加热斑发生概率,建筑阴影的频繁变化同样构成叠加风险。6月工信部出台的《光伏组件安全要求》强调了组件结构失效与火灾隐患。这条线索与前述抽查数据指向同一件事:组件的可靠性评价正在从发电性能单一维度,转向结构承载、电气安全与火灾风险的多维体系。
工程判断:争议最终会落到哪一层
综合2026年10月的公开信息,可以给出几条研判。第一,这场诉讼最先可能改变的不是技术,而是合同条款本身——逐块实验室检测的验证方式在大面积系统性缺陷面前不具经济可行性,未来更可能形成以批次抽检统计结合现场实测数据为核心的争议解决路径,这会推动组件采购合同在技术条款上重新设计。第二,亚稳态与预处理测试方法的争议,本质上指向测量规程的缺位,任何材料体系只要存在稳态与亚稳态两种状态,其铭牌功率的标定条件就必须写进标准,否则效率与功率数字在跨厂商比较时不可靠;钙钛矿领域2026年9月发布的首个国家标准在这方面提供的路径——分层测试方法加稳定化处理要求加仲裁方法——具有直接的参考价值。第三,制造工艺变更必须与产品验证同步进行,这是基板缺陷指控最核心的技术启示,一次退火流程的调整无法用单批次抽检来覆盖,它需要重新验证沉积速率、退火曲线与吸收层成型之间的耦合关系。第四,无论这起案件最终结果如何,薄膜路线在全球光伏市场占比约5%的格局决定了其可靠性争议会被持续放大,这是该路线在扩大份额过程中必须付出的信任成本,也是晶硅路线在地面电站长期占据主流地位的原因之一。
-本文参考资料来源于First Solar财报电话会议公开披露、Swift Current Energy诉状及Leidos Engineering调查报告等公开诉讼材料;国家市场监督管理总局产品质量国家监督抽查结果、工信部光伏组件安全要求等公开文件;环球零碳、亚太光伏、今日头条、搜狐网、网易号、新浪财经、中国能源报等媒体报道。
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周知行
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