black veatch corporation - buyers-world.nl · black & veatch owes no duty of care to any...

46
BLACK & VEATCH CORPORATION 11401 LAMAR, OVERLAND PARK, KS 66211 USA +1 7579037528 | [email protected] April 12, 2012 JA Solar B&V Project 174283 860 Hillview Court Suite 100 Milpitas, CA 95035 U.S.A. via email Attention: Tamara Montague and Yuan Wang Subject: Final Solar Module Due Diligence Report Black & Veatch is pleased to submit this Final Solar Module Due Diligence Report to JA Solar. Please contact if there are any corrections or additional information that should be incorporated into this report. We would be happy to update this report as new information on the modules becomes available for review. Should you have any comments, please feel free to contact me at (757) 903‐7528. Very truly yours, BLACK & VEATCH CORPORATION Dr. Ralph Romero Director RR Enclosure[s] cc:

Upload: others

Post on 17-Apr-2020

7 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

  BLACK & VEATCH CORPORATION   11401 LAMAR, OVERLAND PARK, KS 66211 USA   +1 757‐903‐7528 | [email protected] 

April 12, 2012  JA Solar   B&V Project 174283 860 Hillview Court Suite 100 Milpitas, CA 95035 U.S.A. via e­mail     Attention:  Tamara Montague and Yuan Wang 

Subject:  Final Solar Module Due Diligence Report 

Black & Veatch  is pleased to submit  this Final Solar Module Due Diligence Report  to  JA Solar. Please  contact  if  there  are  any  corrections  or  additional  information  that  should  be incorporated into this report. We would be happy to update this report as new information on the modules becomes available for review.    Should you have any comments, please feel free to contact me at (757) 903‐7528.  Very truly yours,     BLACK & VEATCH CORPORATION     Dr. Ralph Romero Director  RR Enclosure[s]  cc:   

 

Solar Module Due Diligence 

FINAL B&V Project Number 174283   

April 12, 2012 

Black & Veatch Corporation 11401 Lamar 

Overland Park, Kansas  66211 Tel: (913) 458‐2000   www.bv.com 

 

 

 

Principal Investigator: Dr. Ralph Romero   

© Copyright, Black & Veatch Corporation, 2012. All rights reserved.    The Black & Veatch name and logo are registered trademarks of  Black & Veatch Holding Company 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  Legal Notice

 

April 12, 2012  LN‐1  Black & Veatch 

Legal Notice 

This report is intended for review by JA Solar Hong Kong Limited (hereinafter “Client”) and any other party who Client authorizes to receive this report. Until such time as a party that has reviewed the report has executed a Reliance Letter it shall be deemed an Unauthorized Party.   Without the execution of such Reliance Letter in the form required by Black & Veatch by an Unauthorized Party, creating contractual terms and conditions between Black & Veatch and such Unauthorized Party, any access to this report or any of the information enclosed herein is without any risk or liability to Black & Veatch. Reliance on the information herein by any such Unauthorized Parties would be unreasonable and is strictly prohibited. Black & Veatch owes no duty of care to any Unauthorized Parties and none is created by this report.   This  report  was  prepared  for  Client  by  Black  &  Veatch  and  is  based  on  information  not within the control of Black & Veatch. Black & Veatch has assumed that the information, both verbal  and written, provided by others  is  complete  and correct; however, Black & Veatch does not guarantee the accuracy of the information, data, or opinions contained herein.   Use  of  this  report,  or  any  information  contained  therein,  by  Unauthorized  Parties  shall constitute a waiver and release of Black & Veatch from and against all claims and liability, including,  but  not  limited  to,  claims  for  breach  of  contract,  breach  of  warranty,  strict liability, negligence, negligent misrepresentation, and/or otherwise, and liability for special, incidental, indirect, or consequential damages, in connection with such use. In addition, use of  this  report,  or  any  information  contained  therein  by  Unauthorized  Parties,  shall constitute agreement to defend and indemnify Black & Veatch from and against any claims and  liability,  including,  but  not  limited  to,  liability  for  special,  incidental,  indirect,  or consequential damages in connection with such use. The benefit of such releases, waivers, or  limitations of  liability shall extend to the related companies, and subcontractors of any tier  of  Black  &  Veatch,  and  the  directors,  officers,  partners,  employees,  and  agents  of  all released or indemnified parties.   BLACK  &  VEATCH  SHALL  HAVE  NO  LIABILITY  TO  UNAUTHORIZED  PARTIES  FOR  ANY LOSSES OR DAMAGES ARISING FROM OR IN ANY WAY RELATED TO THE REPORT AND/OR THE INFORMATION CONTAINED THEREIN. SUCH EXPRESS WAIVER OF LIABILITY BY THE UNAUTHORIZED  PARTIES  SHALL  INCLUDE  ALL  CLAIMS  WHICH  THE  UNAUTHORIZED PARTIES MAY ALLEGE  IN  CONNECTION WITH BLACK & VEATCH’S REPORT  INCLUDING, BUT  NOT  LIMITED  TO,  BREACH  OF  CONTRACT,  BREACH  OF  WARRANTY,  STRICT LIABILITY, NEGLIGENCE,  NEGLIGENT MISREPRESENTATION, AND/OR OTHERWISE. 

 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  Table of Contents

 

April 12, 2012  TC‐1  Black & Veatch 

Table of Contents   

Legal Notice ................................................................................................................................................................. 1  1.  Executive Summary .............................................................................................................................1‐1 

1.1  Company ...................................................................................................................................1‐1 1.2  Module Design and Components ....................................................................................1‐2 1.3  Durability and Reliability ...................................................................................................1‐2 1.4  Module Manufacturing Facilities ....................................................................................1‐3 1.5  Manufacturing Process and Quality Assurance ........................................................1‐3 1.6  Quality Organization and Processes ..............................................................................1‐3 1.7  Module Performance ...........................................................................................................1‐4 

 2.  Introduction ............................................................................................................................................2‐1 

2.1   Scope of Work .........................................................................................................................2‐1 2.2  Approach and Methodology .............................................................................................2‐1 2.3  Assumptions ............................................................................................................................2‐1 

 3.  Company Background .........................................................................................................................3‐1 

3.1  JA Solar Company Background ........................................................................................3‐1 3.2  JA Solar Management Team ..............................................................................................3‐2 

 4.  Module Design and Components ....................................................................................................4‐1 

4.1  Module Design and Specification ....................................................................................4‐1 4.2  Supply Chain and Major Components ..........................................................................4‐4 

 5.  Durability and Reliability ..................................................................................................................5‐1 

5.1  Certifications and Standards ............................................................................................5‐1 5.1.1  IEC 61215 ..............................................................................................................5‐1 5.1.2  IEC 61730 ..............................................................................................................5‐2 5.1.3  UL 1703 ..................................................................................................................5‐2 

5.2  Warranty and Warranty Claims ......................................................................................5‐3 5.3  Changes in Module Performance Over Time .............................................................5‐4 

5.3.1  Light Induced Degradation (LID) ................................................................5‐4 5.3.2  Long Term Degradation ..................................................................................5‐5 

 6.  Manufacturing Facilities ....................................................................................................................6‐1 

6.1  Fengxian Module Assembly Facility ..............................................................................6‐1  7.  Manufacturing Process and Quality Assurance ........................................................................7‐1 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  Table of Contents

 

April 12, 2012  TC‐2  Black & Veatch 

7.1  Overview ...................................................................................................................................7‐4 7.1.1  Incoming material inspection .......................................................................7‐4 7.1.2  Material preparation .........................................................................................7‐5 7.1.3  Solar cell tabbing and stringing ....................................................................7‐5 7.1.4  Layup and busbar soldering ..........................................................................7‐5 7.1.5  Pre‐laminate preparation ...............................................................................7‐5 7.1.6  Lamination ............................................................................................................7‐6 7.1.7  Trimming ...............................................................................................................7‐6 7.1.8  Framing ..................................................................................................................7‐6 7.1.9  Junction box Installation .................................................................................7‐6 7.1.10  Module curing and cleaning ...........................................................................7‐7 7.1.11  Electrical and flash testing .............................................................................7‐7 7.1.12  EL testing ...............................................................................................................7‐7 7.1.13  Module packaging ..............................................................................................7‐8 

7.2  Safety ..........................................................................................................................................7‐8  8.  Quality Organization and Processes .............................................................................................8‐1 

8.1  Quality Assurance (QA) Organization...........................................................................8‐1 8.2  Quality Assurance Facilities ..............................................................................................8‐1 8.3  Equipment and Maintenance ...........................................................................................8‐1 8.4  Document Control .................................................................................................................8‐2 8.5  Product Serialization ...........................................................................................................8‐2 

 9.  Module Performance ...........................................................................................................................9‐1 

9.1  Record for Increasing Module Efficiency ....................................................................9‐1 9.2  Field Performance ................................................................................................................9‐2 

9.1.1  Project Temperature Performance .............................................................9‐2 9.1.2  Low Light Performance ...................................................................................9‐3 9.1.3  Plant Performance Ratio .................................................................................9‐3 9.1.4  Field Performance Conclusions ....................................................................9‐4 

9.3  Definitions of Performance ...............................................................................................9‐4 9.4.1  STC Rating .............................................................................................................9‐4 9.4.2  Temperature Coefficient of Power ..............................................................9‐4 9.4.3  Low Light Performance ...................................................................................9‐4 9.4.4  Performance Ratio .............................................................................................9‐4 

  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  Table of Contents

 

April 12, 2012  TC‐3  Black & Veatch 

Table of Contents (Continued)  

List of Tables   

Table 4‐1. Comparison of JA Solar and Suntech 280W Modules ...................................................... 4‐2 Table 4‐2.  JA Solar Approved Vendors for Selected Module Materials ........................................ 4‐4 Table 5‐1.  Qualification Testing .................................................................................................................... 5‐1 Table 5‐2.  JA Solar Light Induced Degradation Measurements ....................................................... 5‐5 Table 5‐3.  Estimated Degradation for the JAP6‐72 Module .............................................................. 5‐5 Table 7‐1.  Observed Process Excursions and Resolution .................................................................. 7‐1  

 List of Figures 

  

Figure 4‐1.  JA Solar 72‐Cell Polycrystalline Silicon Module .............................................................. 4‐2 Figure 5‐1.  Flow Diagram of JA Solar Customer Return Process .................................................... 5‐4 Figure 6‐1.  Illustration of JA Solar’s Fengxian Module Assembly Facility ................................... 6‐1 Figure 7‐1.  JA Solar Module Assembly Process Overview ................................................................. 7‐4 Figure 9‐1.  Increase in JA Solar Cell and Module efficiency from 2008 to 2011 ...................... 9‐1 Figure 9‐2.  Project Performance Ratio as a Function of Module Temperature ........................ 9‐2 Figure 9‐3.  Temperature‐Corrected Performance Ratio .................................................................... 9‐3 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  1  Executive Summary

 

 April 12, 2012  1‐1  Black & Veatch 

1. Executive Summary 

Black  &  Veatch  was  retained  by  JA  Solar  Hong  Kong  Limited  (“JA  Solar”)  to  perform technical due diligence on its JAM5(L) Secium, JAM6‐60, JAM6‐60 Secium, JAP6‐60, JAP6‐72 and JAP6‐60 Maple photovoltaic (“PV”) modules (“Modules”) and its manufacturing process for the Modules.  Established  in  2005,  JA  Solar was  listed  on NASDAQ  in  the  United  States  (ticker  symbol: JASO)  on  February  7,  2007.    JA  Solar  manufactures  its  own  cells  and  modules  and  also manufactures  cells  for  other  module  companies.  JA  Solar  is  headquartered  in  Shanghai, China  and  reports  2.8  GW  of  monocrystalline  and  polycrystalline  cell  manufacturing capacity across two facilities in Hebei Province and Jiangsu Province. JA Solar has indicated that it was the world’s largest manufacturer of crystalline silicon PV cells in 2011. JA Solar also reports 1.2 GW of PV module capacity at its module facility in the Fengxian District of Shanghai as of the end of 2011.  In  July  2011,  JA  Solar  finalized  agreements  to  acquire  100%  ownership  of  Solar  Silicon Valley, a wafer producer with annual manufacturing capacity of 485 MW.   JA Solar earned 10.7  billion  RMB  (approximately  US$1.7B)  in  2011  revenue  with  shipments  of  1.69  GW.  The company expects cell and module shipments for 2012 to be between 1.8 and 2.0 GW.  The purpose of this report is to provide a technical due diligence review of the Modules and JA  Solar’s  manufacturing  operations  for  the  Modules  as  observed  during  visits  to  the operations in August and October of 2011. During the due diligence process, Black & Veatch evaluated  information  provided  by  JA  Solar  and made  two  visits  to  the  JA  Solar  module manufacturing  facility  in  the  Fengxian  District  of  Shanghai,  China.  Additionally,  Black  & Veatch  reviewed  performance  and  environmental  test  data  provided  by  JA  Solar. Information and assumptions provided by JA Solar were assumed to be current and correct.  Black & Veatch notes the following major conclusions regarding the Modules.   1.1 Company  

JA Solar  is a vertically  integrated manufacturer of solar components with a wafer  production  facility  in  Jiangsu  Province,  cell  production  facilities  in Hebei and Jiangsu Provinces and a module assembly facility in Shanghai. 

JA Solar was established in 2005 and has since grown into one of the world’s largest  producers  of  solar  PV  cells  with  2.8  GW  of  cell  manufacturing capacity. 

The manufacture of PV modules is a relatively new business for JA Solar as JA Solar started manufacturing “white label” modules for its customers as an additional service in Q4’09. Sales of PV modules made up 21% of JA Solar’s 2010 revenues while the majority of its revenues were derived from the sale of PV cells to other module companies. 

JA Solar claims 1.2 GW of manufacturing capacity for modules under its own brand and white label modules for others as of the end of 2011. 

Key  members  of  JA  Solar’s  senior  leadership  have  relevant  experience  at other solar equipment companies and in the semiconductor industry. 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  1  Executive Summary

 

 April 12, 2012  1‐2  Black & Veatch 

1.2  Module Design and Components 

Black & Veatch finds the designs for most of the Modules to be substantially similar to the designs for the majority of other crystalline silicon PV modules which  Black  &  Veatch  has  studied  and  appropriate  to  meet  the  Modules’ technical specifications 

The design of  the  JAP6‐60 Maple module differs substantively  from that of other  PV  modules.  The  solar  cells  used  in  the  JAP6‐60  module  are manufactured  using  wafers  that  are  made  by  seeded  directional solidification.  

JA Solar warranties that the Modules will provide 90% of the minimal rated power during the first ten years of operation and 80% of the minimal rated power for the following 15 years. As the Modules have only been in the field for  a  couple  of  years,  JA  Solar was  unable  to  provide Black & Veatch with measurement data that supports these values.  

Black & Veatch reviewed the bill of materials and suppliers for the Modules during  its  August  2011  visit.  Components  and  materials  used  in manufacturing  come  from  both  leading  suppliers  with  long  track  records and from lesser known Chinese suppliers.    

 

1.3  Durability and Reliability 

All of the Modules have passed the key certification tests (IEC 61215 or UL 1703)  which  are  considered  standard  qualifications  by  the  solar  energy industry.  The  required  certifications  vary  by  jurisdiction  and  users  of  the Modules  should  verify  that  they  have  selected  the  Modules  with  the appropriate certifications. 

Long term field performance data was unavailable because the Modules are new  products.  JA  Solar  has  recently  installed  a  monitored  test  site  and  is gathering  Module  field  performance  data.  Black  &  Veatch  recommends further  study  of  the  long  term performance  and  reliability  of  the Modules and  finds  the  installation  of  this  test  site  to  be  movement  in  the  right direction. 

JA Solar has not provided any information which would enable an estimate of the expected long term degradation of the Modules. In the absence of such data, Black & Veatch recommends assuming a base case annual degradation of  0.8  percent  for  JAM5(L)  Secium,  JAM6‐60,  JAM6‐60  Secium,  and  0.7 percent  for  JAP6‐60,  JAP6‐72  and  JAP6‐60  Maple.  The  actual  degradation could vary substantially from one module to another, and could be better or worse than this base case assumption.  

JA Solar has a well‐equipped test center in its Shanghai module facility that performs quality assurance functions and extended product testing.    

 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  1  Executive Summary

 

 April 12, 2012  1‐3  Black & Veatch 

1.4  Module Manufacturing Facilities 

Assembly  of  the Modules  takes  place  at  JA  Solar’s  facility  in  the  Fengxian District of Shanghai, China. JA Solar indicated that this facility had 500 MW of capacity as of the end of 2010. 

Black & Veatch visited the Fengxian facility on August 8 and 9, 2011 and on October 31, 2011.  The facility and capital equipment appeared comparable to those used by other leading crystalline silicon PV module manufacturers and reasonable for the assembly of crystalline silicon PV modules. 

 1.5  Manufacturing Process and Quality Assurance 

JA Solar uses both manual and automated soldering for attaching ribbons to cells  and  connecting  cells  together  into  strings.  Many  Chinese  module manufacturers with which Black & Veatch  is  familiar use manual soldering only. 

Black  &  Veatch  observed  each  step  of  the  manufacturing  process  for  the Modules. The module manufacturing process was consistent with accepted industry practice for the production of solar PV modules of this type. 

During  its  August  8  and  9,  2011  visit  to  the  JA  Solar  module  assembly facility,  Black  &  Veatch  observed  multiple  excursions  from  JA  Solar’s specified  processes  for manufacture  of  the Modules.  These  excursions  are described in greater detail in the body of the report. On its subsequent visit on  October  31,  2011,  Black  &  Veatch  noted  that  the  excursions  observed during the August visit had largely been corrected and that the control of the manufacturing process had been improved. 

The  number  of  quality  checkpoints  and  inspection  steps  in  JA  Solar’s manufacturing  process  is  similar  to  the  checkpoints  and  inspections observed  in  manufacturing  processes  used  by  other  solar  PV  module manufacturers. 

JA  Solar  conducts  certain  periodic  tests  to  sample  the  quality  of  certain process  steps  (e.g.,  solder  pull  tests  every  four  hours).  As  of  the  August factory visit, JA Solar indicated that it would ship Modules even if they were produced during a period affected by a  failed quality sampling test. During the subsequent October visit,  JA Solar indicated that it will now quarantine affected Modules and will not  ship  them  to  customers until  further  testing had  been  completed.  Black  &  Veatch  considers  this  change  to  be  a substantial improvement in JA Solar’s quality management practices.  

JA Solar shared with Black & Veatch its process for qualifying suppliers and for periodic assessment of  its suppliers. Black & Veatch believes that these processes are consistent with accepted industry practices. 

 1.6   Quality Organization and Processes 

Black & Veatch found JA Solar’s quality management organization to be well‐staffed  and  reasonably  experienced  in managing manufacturing  quality  in volume manufacturing environments.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  1  Executive Summary

 

 April 12, 2012  1‐4  Black & Veatch 

JA  Solar  has  in  place  reasonable  processes  for  training  manufacturing personnel, maintaining equipment,  controlling documentation and tracking key performance indicators. 

JA Solar’s reported rate of turnover for direct labor is higher than what Black &  Veatch  has  been  informed  of  by  other  solar  PV  module  assembly organizations in China. This may lead to higher recruiting and training costs to  JA  Solar  and  may  require  greater  effort  to  maintain  the  same  level  of quality. 

JA Solar’s product tracking and serialization practices use a combination of computer based systems and paper  records. Black & Veatch  finds  that  this system will store all the data that could possibly be needed only if the paper records  are  preserved  but  could  require  greater  effort  to  extract  the necessary  information  when  compared  to  best‐in‐class  computer  based systems.  JA  Solar  indicated  that  is  transitioning  to  a  fully  computer  based system. 

 

1.7  Module Performance 

Black & Veatch reviewed four months of operating data for a 20 MW Project in Italy built using JA Solar Modules. Black & Veatch found that the Project’s power  loss  due  to  temperature  reasonably  agreed  with  the  Module datasheet,  the Project demonstrated reasonable  low  light performance and the Project generally performed as expected over the period. 

 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  2  Introduction

 

 April 12, 2012  2‐1  Black & Veatch 

2. Introduction 

2.1   Scope of Work 

To conduct this due diligence review, Black & Veatch provided the following services:  

Reviewed the background of JA Solar to provide context for this technology due diligence 

Reviewed the Module designs and components.  Assessed available durability and reliability information on the Modules  Visited JA Solar’s module assembly facility twice to assess the manufacturing 

of and quality assurance for the Modules.  Reviewed available information on the Modules’ performance. 

 The primary objective  of  this  report  (Report)  is  to  opine on  factors  that would  affect  the Modules’ performance and longevity in the field and JA Solar’s ability to deliver and service the  Modules.  Such  factors  would  include  the  Module  designs,  quality  of  materials, performance  in  field,  environmental  tests,  and  the  manufacturing  and  quality  control processes.  Black & Veatch  is  uniquely  qualified  to  conduct  this  study due  to  its  extensive background and experience in solar independent engineering and technology due diligence work.  2.2  Approach and Methodology 

The  Black  &  Veatch  team,  comprised  of  professionals  with  experience  in  solar  module manufacturing,  solar  power  plant  performance,  and  supporting  engineers,  reviewed  data provided by JA Solar to assess the status and performance of the technology and conducted visits  to  the  JA  Solar module  assembly  facility  in  Shanghai,  China  in  August  and  October 2011.  Data requests for additional or updated documentation were submitted as necessary.  2.3  Assumptions 

During  the  assessment  of  this  technology,  Black  &  Veatch  used  and  relied  upon  certain information provided by JA Solar.  Black  &  Veatch  believes  the  information  provided  by  JA  Solar  is  true  and  correct  and reasonable for the purposes of this Report.  Black & Veatch has not been requested to make an  independent  analysis,  to  verify  the  information  provided  to  us,  or  to  render  an independent judgment of the validity of the information provided by others.  As such, Black &  Veatch  cannot,  and  does  not,  guarantee  the  accuracy  thereof  to  the  extent  that  such information, data, or opinions were based on information provided by others. In preparing this  Report  and  the  opinions  presented  herein,  Black  &  Veatch  has  made  certain assumptions  with  respect  to  conditions  that  may  exist,  or  events  that  may  occur  in  the future.    Black  &  Veatch  believes  that  the  use  of  this  information  and  assumptions  is reasonable for purposes of this Report.  However, some events may occur or circumstances change  in  ways  that  cannot  be  foreseen  or  controlled  by  Black &  Veatch  and  that  may render  these assumptions  incorrect.   To the extent  that  the actual  future conditions differ 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  2  Introduction

 

 April 12, 2012  2‐2  Black & Veatch 

from those assumed herein, or provided to Black & Veatch by others, the actual results will differ from those that have been forecast in this Report.   This Report summarizes Black & Veatch’s assessment of the technology.  Throughout this Report, Black & Veatch has stated assumptions and reported information provided by others, all of which were relied upon in the development of the conclusions of this Report.    

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  3  Company Background

 

 April 12, 2012  3‐1  Black & Veatch 

3. Company Background 

Black & Veatch performed a brief review of the company history and management team for JA Solar. This review provides the commercial context for the technical sections to follow.  3.1 JA Solar Company Background 

JA Solar is a publicly traded company (NASDAQ: JASO), specializing in the manufacturing of silicon  wafers,  solar  cells  and  solar  modules.  JA  Solar  reports  that  it  currently  has approximately 3,800 full time employees. Its revenues in 2011 were US$1.7 billion and total assets at Q1 2012 were US$2.3 billion.  Black  &  Veatch  was  informed  that  the  company  was  initially  formed  in  2005  under  the name  Jing Ao Solar Company Ltd.  JA Solar  first began commercial  solar cell production  in April  2006  and  has  grown  to  be  one  of  the  largest  manufacturers  of  solar  cells  in  the industry. JA Solar was publicly listed on the NASDAQ in February 2007, and established its global  headquarters  in  Shanghai  in  December  of  the  same  year.  The  manufacture  of  PV modules is a relatively new business for JA Solar as JA Solar started manufacturing “white label” modules for its customers as an additional service in Q4’09. Sales of PV modules have grown  to  56%  of  revenue  in  Q4  2011,  up  from  21%  of  JA  Solar’s  2010  revenues.  The remainder  of  its  revenues  were  derived  from  the  sale  of  PV  cells  to  other  module companies.  JA Solar has indicated that it operates under a vertically integrated manufacturing system, with  silicon  wafers,  solar  cells  and  solar  modules  being  produced  at  separate  facilities throughout China.  Its  first manufacturing  facility  in Ningjin, Hebei Province,  is a solar cell manufacturing facility with a capacity of 900 MW. JA Solar has a second solar cell facility at Yangzhou,  Jiangsu Province, with 1,200 MW capacity, as well as a dedicated research and development  center.  JA  Solar  has  a  silicon  wafer  facility  located  in  Lianyungang,  Jiangsu Province  (300  MW),  and  a  solar  module  assembly  facility  in  Fengxian,  Shanghai.  The Fengxian module assembly had 500 MW of capacity at  the end of 2010 and  is planned  to have 1,200 MW of capacity at the end of 2011.  JA Solar is currently building an additional campus  in  Hefei,  Anhui  Province,  China  where  additional  wafer,  cell  and  module manufacturing will take place.   Black & Veatch was  informed that  through  its research and development programs at  the Yangzhou  Solar  Cell  Facility,  JA  Solar  has  been  able  to  produce  cells  with  conversion efficiencies  of  18%  (mono‐crystalline  cells)  and  16.8%  (multi‐crystalline).  This  research facility has also allowed the development of a high efficiency range of cells, the Secium and Maple cells, with 18.9% and 18.2% conversion efficiency.  JA Solar reports that sales of its cells were initially strongest in the Chinese market, making up 64% of total sales  in Q1 2010. However, growth in  international sales has reduced the internal  (China) share  to 50% of  total  shipments  in Q1 2011, with Europe (35%) and  the USA (9%) making up the majority of the international market. This international expansion has  coincided  with  the  establishment  of  sales  offices  in  the  Silicon  Valley,  USA,  and  in Munich, Germany, the latter being JA Solar’s European headquarters.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  3  Company Background

 

 April 12, 2012  3‐2  Black & Veatch 

Black & Veatch believes  that since earning a profit  for  the  first  time  in 2010,  JA Solar has shown strong growth, reflected  in  increasing shipments and revenues.  JA Solar shipments increased  from  1.46  GW  to  1.69  GW  (16%  increase)  from  2010  to  2011.  JA  Solar  held revenues relatively flat during this challenging period for module average selling prices.  3.2 JA Solar Management Team 

Black  &  Veatch  has  learned  that  JA  Solar’s  senior  management  team  is  comprised  of professionals with  extensive  backgrounds  in  the  energy  industry.  Some  highlights  of  the executive team’s experience in these disciplines include:  

Baofang Jin, the Executive Chairman, has been the Chairman of the JA Solar Board of Directors  since  the  company’s  establishment  in  May  2005.  Previously,  he  was Chairman of  the Board of Directors and CEO of  the  Jinglong Group, China’s  largest mono‐crystalline  wafer  manufacturer,  and  has  over  15  years  of  semiconductor wafer manufacturing experience. Mr. Baofang Jin was also the Vice‐Chairman of the National  People's  Congress,  Chinese  People's  Political  Consultative  Conference  of Ningjin County. 

Dr.  Peng  Fang  is  the  Chief  Executive  Officer  and  a  Board  Director  of  the  JA  Solar Board of Directors. He  is  the  former president of Huahong NEC, and winner of  the Shanghai Magnolia Prize. Dr. Peng Fang is a Board Director of UCGEC, was chairman of  the  IEEE  Electron  Devices  Society  and  has  had  various  technology  and management positions at Applied Materials and AMD in the United States.  

Jian Xie is the Chief Operating Officer and a Board Director of the JA Solar Board of Directors.  Mr.  Xie  has  served  in  such  capacities  as  the  company's  Director  of Corporate Finance, Director of  Investor Relations, Assistant  to  the Chief Executive Officer, Secretary of the Board of Directors and Vice President of Sales.  

Yong Liu is the Chief Technology Officer and a Board Director of the JA Solar Board of  Directors.  Yong  Liu  has  over  15  years  experience  of  operation  management experience at semiconductor wafer and solar cell manufacturing facilities. 

Ming Yang, Vice President of Investor Relations and Business Development, has over 6  years  experience  working  as  a  Wall  Street  buy  side  and  sell  side  analyst, specializing  in  the  renewable  energy  and  semiconductor  materials  sectors.  Ming Yang is also a former VP at Piper Jaffray. 

Yong Jiang, VP of Module Division, has 15 years of experience in semiconductor and solar manufacturing. Mr. Jiang has worked in the solar industry since 2008 as the VP of Operations  at Best  Solar  and  as  the General Manager  of  the module division of LDK Solar. 

Jonathan Pickering, President of JA Solar, Americas Region and Vice President of JA Solar,  has  over  20  years  of  experience  in  the  solar  and  semiconductor  industries. Most recently he was General Manager and Executive Vice President of Lumeta Inc. where he  led  the development  and  commercialization of Lumeta’s PowerPly  solar module  designed  for  commercial  rooftop  applications.  He was  responsible  for  all aspects  of  the  Lumeta  business,  including  establishing  partnerships  with  leading 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  3  Company Background

 

 April 12, 2012  3‐3  Black & Veatch 

solar project developers and  integrators  in  the U.S. and  in Europe. Prior  to  joining Lumeta, Mr. Pickering spent twenty years with Applied Materials, a  leading capital equipment provider  for  the semiconductor, display and solar  industries, where he served as Vice President and Head of Global Marketing and Business Development of the Solar Business Group. He holds a Master of Engineering from Carnegie Mellon University and a Bachelor of Science from the University of Surrey. 

Black & Veatch finds that the senior leadership of JA Solar has extensive relevant experience in the semiconductor manufacturing and solar industries.   

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  4  Module Design and Components

 

 April 12, 2012  4‐1  Black & Veatch 

4. Module Design and Components 

Black  &  Veatch  conducted  a  detailed  review  of  the Module  designs  and  bill  of materials.  Design and components can significantly  impact product  lifetime and long‐term durability and reliability.  This section highlights Black & Veatch’s findings on design and components.  

4.1 Module Design and Specification 

Black & Veatch reviewed four monocrystalline Modules: JAM 5(L), JAM 5(L) Secium, JAM6‐60, and JAM6‐60 Secium. The JAM 5(L) Module incorporates 72 monocrystalline cells. Each cell measures 125 x 125 mm. The cells are connected in six strings of 12 cells each and the strings are connected in series. The main difference between the Modules is the type of cell that  is  used.  The  Secium  cells  are monocrystalline  cells  that may  incorporate  a  selective emitter structure to enhance the cells’ spectral response. Black & Veatch did not review the Secium solar cell design nor the technology used to manufacture it. The non‐Secium Module utilizes  screen‐printed  monocrystalline  cells  without  a  selective  emitter.    The  specified Module output for the JAM 5(L) is 155 to 195 W, while the JAM 5(L) Secium provides 180 to 215 W. Similarly, the JAM6‐60 Secium is specified as providing a higher output range (235 to 265 W) than the JAM6‐60 (200 to 250 W).  Black & Veatch also reviewed four polycrystalline Modules: JAP6 – 60, JAP6‐60 Maple, JAP6‐72  and  JAP6‐72 Maple.  The  former  two Modules  incorporate  60,  156 mm polycrystalline solar  cells.  The  cells  are  connected  in  six  strings  of  10  cells  each  and  the  strings  are connected in series. The latter two Modules have 72 cells distributed into 6 strings with 12 cells each.  JA Solar  indicated that the difference between the Maple Modules and the non‐Maple Modules are the types of solar cells used in the Module. The Maple cells are produced by  a  seeded  directional  solidification  technology  that  produces wafers  that  contain  some features of polycrystalline silicon and others of monocrystalline silicon.  Black & Veatch did not review the Maple solar cell design nor the technology used to manufacture them.  The Module  output  for  the  JAP6  –  60  is  stated  as  200  to  250 W, while  the  JAP6‐60 Maple  is specified  to  provide  220  to  265  W.  Similarly,  JA  Solar  claims  that  the  JAP6‐72  Maple provides a higher output range (270 to 320 W) than the JAP6‐72 (250 to 295 W).  The Modules vary  in size  from 1.28 m2  for  the  JAM 5(L)  to 1.95 m2  for  the  JAP6‐72.   The Module  specifications  and  design  is  similar  to  that  of  other  major  solar  Module manufacturers.  Black & Veatch conducted a detailed visual inspection of a JA Solar Module and  did  not  observe  any  aspect  of  the  Module  that  would  impede  it  from  meeting  the technical specifications claimed by JA Solar.    

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  4  Module Design and Components

 

 April 12, 2012  4‐2  Black & Veatch 

 

Figure 4­1.  JA Solar 72­Cell Polycrystalline Silicon Module 

Black & Veatch reviewed the operating characteristics of the JAP6‐72 Module and compared them  to  those  of  the  280W  module  produced  by  Suntech.    Suntech  was  chosen  as  a benchmark because it is the world’s largest producer of crystalline silicon solar PV modules. Table 4‐1 shows a comparison of the major operating characteristics of these modules.  The JAP6‐72 Module is in a similar range for maximum power point voltage, current. The power tolerance of both the JA Solar and Suntech modules is 0/+5 Watts.   

Table 4­1. Comparison of JA Solar and Suntech 280W Modules 

  JA Solar  Suntech 

Part number  JA6‐72  STP‐ 280‐24/Vd 

Peak Power (Pmax,Watts)    280  280 

Power Tolerance (Watts)    0/+5  0/+5 

Max Power Voltage (Vmp)    36.75  35.2 

Max Power Current (Imp)    7.62  7.95 

Open Circuit Voltage (Voc)    44.40  44.8 

Short Circuit Current (Isc)    8.32  8.33 

Source: Product datasheets The product datasheets list the remaining major operating characteristics and specifications of the JAP6‐72 solar Module. Black & Veatch believes that the nominal power temperature coefficient  of  ‐0.42  percent  is  in  line with  expectations  for  a  polycrystalline  silicon  solar module.  The  operating  temperature  range  from  ‐40  °C  to  85  °C  is  appropriate  for  most locations and installation configurations in North America.  The maximum operating voltage of 1000V is consistent with other manufacturers and appropriate for utility‐scale systems.   The ribbon used for tabbing and stringing is made of soft copper. Black & Veatch notes that soft  copper  ribbons  are  widely  used  in  the  solar  PV  industry  but  several  module manufacturers favor ultrasoft copper ribbons with tensile strengths below 100 N/mm2 and elongation at fracture on the order of 25%. JA Solar has indicated that it does not specify the maximum  tensile  strength  of  its  ribbon.  Black &  Veatch  notes  that  softer  copper  ribbons (<200 N/mm2)  tend  to  reduce  cell  breakage during manufacturing  and  reduces  stress  on cells and solder joints due to temperature variations during field operations.  The ribbon has a tin‐lead coating that is a few microns thick.  The coating is meant for good metallurgical contact between the ribbon and the cell busbar.  The ribbons are attached to the entire  length of  the  front  cell busbar using either manual  or automated soldering.    In 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  4  Module Design and Components

 

 April 12, 2012  4‐3  Black & Veatch 

order to further reduce stress on the cells in the field due to temperature variations, Black & Veatch  suggests  considering  the  advantages  of  using  discrete  solder  points  instead  of  a continuous solder bead along the entire front cell busbar.   The Module  front  glass  is 3.2 mm  thick,  and  comprised of  low  iron,  tempered glass.   The front glass is textured on the side that faces the cells. The glass is purchased from Chinese suppliers.   Black & Veatch was  informed  that  three  different  backsheets  are  used  in  the Modules  in question. Two of the backsheets incorporate a polyvinylfluoride (PVF) film that is bonded to a polyester (PET) film, which in turn is bonded to an ethylvinylacetate (EVA) film.  Black & Veatch was  informed  that  the  third backsheet has a PET/PET/EVA composition.    JA Solar shared with Black & Veatch its list of approved backsheet vendors for Modules certified to the  IEC  61215  and UL  1703  standards.  These  backsheets  are  used  interchangeably  by  JA Solar  to meet  specific  client  requests  for  its Modules.  The  backsheets  are made  by well‐known US and European suppliers.  The Module assembly is held in place by cross‐linked, fast‐cure EVA.  The EVA is purchased from  a  US  supplier.    Lamination  of  the  Module  assembly  takes  place  in  laminating equipment made in China.  A  junction  box  is  adhered  to  the  Module  back  sheet.    Several  junction  boxes  are  used depending  on  the  Module  type.  The  junction  boxes  are  made  by  Chinese  and  US manufacturers.    The  junction boxes  have  an  ingress protection  (IP)  rating of  65. An  IP65 rating indicates that water sprayed from a 6.3mm diameter nozzle from any direction for at least  three minutes will not have any harmful effect on the electronics  inside the  junction box.   While IP65 junction boxes are commonly used in the solar PV industry, Black & Veatch believes  an  IP67  junction box  could  enhance  the  reliability  of  the Modules.  IP67  junction boxes offer protection against water ingress when immersed in up to one meter of water for thirty minutes.   JA Solar has indicated that it is transitioning to IP67 junction boxes as soon as possible. Several other module manufacturers employ IP67 junction boxes.   The junction box contains the provisions for electrical connections from the cells to external wires and the bypass diodes.  The diodes and leads coming from the cell strings are held in place  in  the  junction  box  terminals  by  pressure  contacts  and  are  neither  crimped  nor soldered.  Black  &  Veatch  does  not  have  experience  with  this  type  of  connector  in  a  PV module.      The  junction box  is not potted. Not potting  the  junction box  is  common among Chinese  PV  module  manufacturers.  Black  &  Veatch  suggested  that  JA  Solar  consider  the advantages of using a pottant with good  thermal conductivity and dielectric properties  to enhance heat dissipation in the event of diode overheating and to protect against moisture ingress  into  the  junction box.    JA  Solar has  indicated  that  it  is  transitioning  to potting  its junction boxes as soon as possible.  Extruding from the junction box are two TUV‐approved solar cables (4.0mm2 cross section) with  TUV‐approved  connectors.  In  some Module  configurations  the  connectors  are MC4‐compatible, while in others they are not.     The Module is surrounded by an anodized aluminum extruded frame that is held in place by RTV.    Black  &  Veatch  is  aware  of  the  use  of  quick  set  adhesives  by  other  module 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  4  Module Design and Components

 

 April 12, 2012  4‐4  Black & Veatch 

manufacturers and suggested that JA Solar consider replacing RTV in this function. JA Solar has indicated that it is transitioning to quick set adhesives as soon as possible.   4.2 Supply Chain and Major Components  

During its August 2011 visit to JA Solar, Black & Veatch reviewed a partial bill of materials with  the  list  of  vendors  supplied  by  JA  Solar  which  is  summarized  in  Table  4‐2.    The suppliers for key components such as connectors, EVA, glass,  junction box, and back sheet include  some  leading  suppliers with  long  track  records  as well  as  some  lesser‐known  or less‐established suppliers.  

Table 4­2.  JA Solar Approved Vendors for Selected Module Materials 

Module Component Number  

of Suppliers  Country of Origin 

EVA  1  USA 

Glass (tempered)  3  China 

Junction box  6  China, USA 

Back sheet  3  USA, Italy 

Notes:  Although Black & Veatch did review specific suppliers, names of specific suppliers were not listed as it was considered sensitive information. 

 Black & Veatch was briefed on the supplier selection process performed by  JA Solar.   The supplier  selection  process  is  based  on  a  detailed  procedure  developed  by  JA  Solar.    A monthly  review  of  suppliers  is  performed.    Black  &  Veatch  believes  that  the  supplier selection and monitoring process conforms to accepted industry practices.   

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  5  Durability and Reliability

 

 April 12, 2012  5‐1  Black & Veatch 

5. Durability and Reliability  

5.1 Certifications and Standards  

JA  Solar  has  tested  the Modules  to  the  solar  industry  standards  shown  in  Table  5‐1.    In particular,  Black &  Veatch  notes  that  most  of  the  Modules  have  passed  the  IEC  61215 qualification testing.  This standard is accepted by the PV industry as a suitable qualification test to give a baseline indication of a crystalline silicon PV module’s capability to survive in the field.   

Table 5­1.  Qualification Testing 

Module  Certification 

JAM5(L) Secium  IEC 61215, 61730 ETL Listed to UL 1703 

JAM6‐60  IEC 61215, 61730  UL listed 

JAM6‐60 Secium  IEC 61215, 61730 ETL Listed to UL 1703 

JAP6‐60  IEC 61215, 61730 UL listed 

JAP6‐72  IEC 61215, 61730 ETL Listed to UL 1703 

JAP6‐60 Maple  IEC 61215, 61730 ETL Listed to UL 1703 

Source:  Product datasheets and testing certificates provided by JA Solar.  Note: ETL Listed indicates testing to UL 1703 standard performed by Intertek and not UL.

The key Module certifications are described in greater detail below.  5.1.1 IEC 61215 

IEC  standard  61215  establishes  the  IEC  requirements  for  the  design  qualification  and approval  of  crystalline  silicon  PV  modules.    The  objective  of  this  test  sequence  is  to determine the electrical and thermal characteristics of the module and to show, as far as is possible  within  reasonable  constraints  of  cost  and  time,  that  the  module  is  capable  of withstanding  prolonged  exposure  in  climates  described  in  the  scope.    The  actual  lifetime expectancy of modules will depend on  their design,  their environment and  the conditions under which they are operated.  IEC  61215  includes  tests  that  are  designed  to  reveal  reliability  concerns  in  crystalline silicon modules.   Three of  the most stringent tests are thermal cycling, which exposes the modules  to  200  cycles  in which  the  temperature  varies  from  ‐40°  C  to  +85°  C;  humidity freeze  in  which  the  modules  experience  10  temperature  cycles  from  +85°  C  (with  85 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  5  Durability and Reliability

 

 April 12, 2012  5‐2  Black & Veatch 

percent relative humidity) to ‐40° C; and damp heat, where the modules are held for 1000 hours at +85° C (with 85 percent relative humidity).    Moisture  penetration  into  the module  is  one  of  the  reliability  issues  that  are  exposed  by these tests, particularly the damp heat test.  Moisture can eventually lead to module failure due to events such as the delamination of the back sheet, electrochemical corrosion of the solder joints and increase in the contact resistance at solder points and electrodes.  Similarly, IEC 61215 includes tests to verify the resistance of the module to breakage of the glass under load or hail impact, junction box failure, robustness of the wires and connectors, among other potential failure modes.  Experience  has  shown  that  a module  design  that  receives  IEC  61215  certification  is  very likely to perform adequately in the field.     5.1.2 IEC 61730 

IEC 61730  is  the  internationally  accepted  safety  standard  for PV Modules.   This  standard will supersede UL 1703 within the United States.   There are two parts to IEC 61730 and a brief description of each is found below.  IEC 61730­1:  Requirements for Construction  IEC 61730 Part 1 addresses the fundamental construction requirements for PV modules.  It is designed to provide safe mechanical and electrical operation during the expected lifetime of the PV module.  It also aims to prevent electrical shock, fire hazards, and personal injury resulting  from  mechanical  and  environmental  stresses.    Part  1  pertains  to  construction requirements and is to be used in conjunction of IEC 61646.  IEC 61730­2:  Requirements for Testing  IEC  61730‐2  describes  the  testing  requirements  for  PV modules  in  order  to  provide  safe electrical and mechanical operation during their expected lifetime. PV modules are assessed for  the prevention of electrical shock,  fire hazards, and personal  injury due to mechanical and environmental stresses.    5.1.3 UL 1703 

UL 1703 is the standard for safety for flat‐plate PV modules most often cited in the US.  This standard assesses the safety performance of construction, materials and the manufacturing process of flat‐plate PV modules.    Black  &  Veatch  notes  that  some  Modules  were  tested  to  the  UL  1703  standard  by Underwriters  Laboratories,  Inc.  (UL)  and  others  were  tested  by  Intertek  Group  plc (Intertek).  UL  is  a  Nationally  Recognized  Testing  Lab  as  designated  by  the  United  States Department  of  Labor.  Intertek  is  a  global  provider  of  quality  and  safety  solutions  and  is recognized  by  the Occupational  Safety  and Health Administration  (OSHA)  as  a Nationally Recognized Testing Laboratory (NRTL). As an NRTL, Intertek is qualified to perform safety certification testing for products to be used in the U.S. Modules which were tested to the UL 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  5  Durability and Reliability

 

 April 12, 2012  5‐3  Black & Veatch 

1703  standard by UL  are described  as  “UL Listed”  and Modules  tested by  Intertek  to  the same standard are described as “ETL Listed.”   The following are requirements of UL 1703, third edition:    

Temperature Test.  Voltage, Current and Power Measurement Test.  Leakage Current Test.  Strain Relief Test.  Push Test.  Bonding Path Resistance Test.  Dielectric Voltage Withstand Test.  Wet Insulation‐Resistance Test.  Reverse Current Overload Test.  Impact Test (Wiring Compartment).  Fire Test (Class C).  Water Spray Test.  Temperature Cycling Test.  Humidity Test.  Hot Spot Endurance Test.  Mechanical Loading Test. 

 

5.2 Warranty and Warranty Claims  

JA  Solar’s  peak  power warranty  currently warrants  that  its Modules will  provide  no  less than 90 percent of their peak power at STC for up to 10 years, and no less than 80 percent of their peak power at STC for up to 25 years.  JA Solar also offers a 10 year warranty against workmanship  defects.  Black  &  Veatch  believes  that  these  warranty  terms  are  currently common  in  the  PV  industry.    JA  Solar  has  indicated  that warranty  insurance  coverage  is available for its Modules at additional cost. Black & Veatch has not reviewed the warranty insurance program.  JA Solar indicated that it has not yet received any claims under the peak power warranty.  In the  event  that  a warranty  claim or  customer  return  is  needed,  JA  Solar has  indicated  the following process for such a return. 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  5  Durability and Reliability

 

 April 12, 2012  5‐4  Black & Veatch 

 

Figure 5­1.  Flow Diagram of JA Solar Customer Return Process 

 5.3 Changes in Module Performance Over Time  

Power  degradation  of  crystalline  silicon  solar  PV  modules  commonly  happens  in  two phases.  There  is  first  a  rapid  power  degradation,  commonly  called  Light  Induced Degradation (LID) that takes place in the first few days of a module’s exposure to sunlight. The rate of degradation then levels off and the module continues to degrade at a less severe rate for the remainder of its life (the long term degradation rate).   5.3.1 Light Induced Degradation (LID) 

JA  Solar  presented  Black  &  Veatch with  the  results  of measurements  to  determine  short term degradation (commonly known as Light  Induced Degradation or LID). The results of these measurements are summarized in Table 5‐2. Black & Veatch did not review the test protocol, methodology or the test data.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  5  Durability and Reliability

 

 April 12, 2012  5‐5  Black & Veatch 

Table 5­2.  JA Solar Light Induced Degradation Measurements  

Module  LID  

JAM5(L) Secium  3.91% 

JAM6‐60  2.90% 

JAM6‐60 Secium  2.79% 

JAP6‐60  1.36% 

JAP6‐72  N/A 

JAP6‐60 Maple  2.96% 

Note: LID provided after 60 kWh of cumulative illumination 

 5.3.2 Long Term Degradation 

As the Modules are relatively new products, JA Solar was unable to provide Black & Veatch with long term degradation data for the Modules. In the absence of degradation data from the  manufacturer,  Black  &  Veatch  typically  gives  guidance  for  an  annual  long  term degradation  rate  of  0.7  percent  range  for  polycrystalline  silicon modules  0.8  percent  for monocrystalline.   The degradation rate varies depending on temperature ranges, humidity, and  irradiation  at  the  site.    Black  &  Veatch’s  degradation  guidance  is  based  on  publicly available data regarding the degradation of crystalline silicon modules and is described in detail  in  Appendix  A.  Table  5‐3  summarizes  the  estimated  JAP6‐72  Module  degradation rate.  

Table 5­3.  Estimated Degradation for the JAP6­72 Module 

  Year 1  Year 2  Year 3  ….  Year 25 

Short term degradation (LID)  1.36*         

Long‐term degradation  0.7  0.7  0.7  …  0.7 

Total Module Degradation (%)  2.06%  0.7  0.7  …  0.7  

 Notes:  Degradation should be applied year over year.  For example, the Year 2 degradation rate should be applied to the end of Year 1 degraded capacity.   * LID rates are based on data provided by JA Solar summarized in Table 5‐2. LID for JAP6‐72 assumed to be same as JAP6‐60  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  6  Manufacturing Facilities

 

 April 12, 2012  6‐1  Black & Veatch 

6. Manufacturing Facilities  

Black  &  Veatch  made  two  visits  to  JA  Solar’s  module  assembly  facility  in  the  Fengxian District of Shanghai, China. JA Solar personnel described the facilities and expansion plans for  the sites. Black & Veatch witnessed  the manufacturing process  for  the Modules which will be described in greater detail in the next section of the Report.  JA Solar also has a wafer production facility in Jiangsu Province and cell production facilities in Hebei  and  Jiangsu  Provinces.  Black & Veatch  did  not  visit  these  additional  facilities  as they were not in the scope of this Module assembly review.  6.1 Fengxian Module Assembly Facility 

JA  Solar’s  Fengxian  Module  Assembly  Facility  is  200,000  m2  in  size  and  is  located  in Shanghai, China.  JA Solar claims that the facility had annual manufacturing capacity of 500 MW at the end of 2010 and planned to expand capacity to 800 MW by the end of 2011. The facility’s location is logistically advantageous as it is close to the Port of Shanghai, enabling shipping to customers around the world.  Black  &  Veatch  visited  the  Fengxian Module  Assembly  Facility  on  August  8  and  9,  2011.  Black & Veatch personnel were shown the administrative area,  the warehouse and one of three Module assembly plants currently in operation. The facility appeared well‐maintained and  JA  Solar  personnel  indicated  that  it  has  both  space  on  the  site  and  facilities  (e.g., electricity, water, compressed air) to accommodate the planned expansion. Black & Veatch visited  the  facility  again  on  October  31,  2011.  During  this  second  visit,  Black  &  Veatch personnel revisited the first Module assembly plant and toured a second Module assembly plant.  

 

Figure 6­1.  Illustration of JA Solar’s Fengxian Module Assembly Facility  

 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐1  Black & Veatch 

7. Manufacturing Process and Quality Assurance  

Black  &  Veatch made  two  visits  to  the  Fengxian Module  Assembly  Facility with  JA  Solar personnel  to  witness  the  Module  assembly  process  and  in‐process  quality  checkpoints. Black  &  Veatch  found  the  assembly  process  to  agree  with  established  industry  practice. Black  &  Veatch  noted  that  the  number  and  frequency  of  quality  checkpoints  also  agreed with established  industry practice. During  the  first visit, Black & Veatch observed several excursions  from  the  documented  process  which  could  affect  product  quality.  During  the second  visit,  Black & Veatch  observed  that  the  excursions  had  largely  been  resolved  and that control of the manufacturing process appeared to have improved.  The excursions observed during the August site visit, as well as the status of each excursion during the October visit are summarized in the table below. Many of these issues appeared to be resolved as of Black & Veatch’s October site visit:  

Table 7­1.  Observed Process Excursions and Resolution 

Description  Aug 2011 observation  Oct 2011 observation  or resolution 

Solder temperatures out of specification 

At the workstations where two pieces of ribbon were being soldered together at right angles to form the Module busbars, a spot check performed by Black & Veatch of the solder temperatures showed that both workstations were out of specification. Additionally, it took quite a bit of time for quality assurance staff to find a calibrated tool for measuring the temperature of the solder tip and there was no record of any earlier temperature measurement for the day of Black & Veatch’s visit. This suggests that the solder tip temperatures were not being verified every two hours as stated in the process specification. 

Numerous solder temperatures were spot‐checked and only one was out of the specified range. The Quality Assurance department immediately shut down the process step which was out of the specified range to address the problem and indicated that all modules subject to this process step would be quarantined for further assessment. Checks of measurement logs suggested that solder temperatures were consistently being monitored at the solder stations.  

EVA left in open air 

Black & Veatch saw a large shipment of EVA in a section of the warehouse that was hot and humid. JA Solar personnel indicated that EVA is supposed to be moved to a temperature and humidity controlled section of the warehouse within 10 minutes of arrival. Black & Veatch learned 

JA Solar shared information from the EVA supplier indicating that the EVA may be stored for up to 6 months at less than 40 °C and ambient humidity conditions. This indicates that while the receiving of the EVA did not comply with internal procedures, no harm was likely done to the EVA. 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐2  Black & Veatch 

Table 7­1.  Observed Process Excursions and Resolution 

Description  Aug 2011 observation  Oct 2011 observation  or resolution 

that this batch of EVA had been sitting in the wrong section of the warehouse since the day before (much longer than 10 minutes). 

Cardboard close to EVA preparation 

Cardboard boxes were being torn open and discarded in close proximity to the EVA preparation station. This could cause cardboard particulate to contaminate the EVA and end up in a PV Module. 

Removal of the EVA rolls from the cardboard boxes had been moved to a separate area to minimize this risk of contamination. 

Silicone curing temperature out of specification 

After silicone is applied to the frame and the junction box, the Modules are held in a temperature and humidity controlled room to partially cure before additional handling. Black & Veatch observed that the temperature of the curing area was 19 °C which is outside the JA Solar specification of 25±2 °C. This could lead to the silicone not being sufficiently cured before additional handling of the Module. This in turn could increase failures in the field due to less robust adhesion at the frame and junction box. 

Black & Veatch observed that the specification had changed to 20°C or greater and reviewed logs indicating that this requirement had been met during each of the four daily measurements for the past two days. 

 During the August site visit. Black & Veatch noted the  following opportunities  for process improvements:  

Formation of  L‐shaped Module busbar‐  JA  Solar  solders  two  lengths of  ribbon together to achieve an L‐shaped busbar. Black & Veatch notes that an accepted industry  practice  is  to  fold  a  single,  continuous piece  of  ribbon  to  achieve  the right angle and avoid the solder  junction. During the second site visit,  JA Solar indicated that it was currently evaluating this alternate solution. 

Frequency  of  soldering  tip  replacement  –  During  the  visit  to  the  manual soldering  area  Black  &  Veatch  was  informed  that  the  soldering  iron  tips  are replaced every two weeks. JA Solar has since indicated that it has increased the frequency of solder iron tip changes to once every week. Black & Veatch believes that  the operator should be  trained  to  identify when a soldering  iron  tip  is no longer adequate and should be able to replace the soldering iron tip at that time.   

Pre‐formed  ribbon  for  automatic  solder  ‐  Black  &  Veatch  believes  that  cell breakage  might  be  decreased  by  utilizing  a  pre‐formed  ribbon  which 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐3  Black & Veatch 

incorporates a step (bend in ribbon) to ease the mechanical stress on the cells as they are strung together in electrical series interconnection. 

Discontinuous  solder  ‐  Black  &  Veatch  believes  that  cell  breakage  might decrease  by  soldering  the  ribbon  to  the  cell  at  discrete  points  as  opposed  to soldering the entire length of the cell. 

Pre‐laminate  placement  in  laminator  –  Black  &  Veatch was  informed  that  the standard operating procedure for lamination does not include specifications for the placement of the pre‐laminates in the laminator. During the second site visit, Black  &  Veatch  observed  that  guides  had  been  implemented  to  aid  the repeatable  placement  of  the  pre‐laminates.  Black  &  Veatch  believes  that  the repeatability  of  the  pre‐laminate  placement  is  important  to  ensure  consistent laminate quality.   

Cold‐knife material  trimming  ‐  Black  &  Veatch  suggests  trimming  excess  EVA and backsheet material with a hot knife  to reduce  the stress  impressed by  the cutting action on the edge of the Module. 

Quick‐cure  adhesive  ‐  Black  &  Veatch  recommends  an  alternative  framing encapsulant with a shorter cure time and higher viscosity which does not ooze from the frame. The current silicone adhesive requires time‐consuming manual cleaning before and after a 20‐hour cure period.  

Module packaging ‐ Black & Veatch finds JA Solar’s packaging of the Modules to similar to the packaging used by many other Chinese PV module manufacturers. Black & Veatch notes that the volume of cardboard used  in the packaging may cause disposal issues for its customers in the field. Black & Veatch encourages JA Solar to explore alternative packaging schemes which use less material. 

Junction box pottant  ‐ The  junction box  is not potted. Not potting  the  junction box  is  common  among  Chinese  PV module manufacturers  but  Black &  Veatch believes that filling the junction box with an appropriate material could reduce the possibility of moisture ingress, improve thermal conductivity and relieve the mechanical stress on the diodes and busbar loops. JA Solar has indicated that it is transitioning to potted junction boxes as soon as possible. 

Box cutter use during Module cleaning ‐ In one of the final steps, excess silicone was removed from the front of the Module where it may have been squeezed out of  the  frame.  Using  a  box  cutter  to  remove  this  excess  silicone may  result  in cutting silicone out  from under  the  frame which can  increase  the  likelihood of moisture  ingress  in  the  field.  During  the  second  site  visit,  Black  &  Veatch observed that the box cutter had been replaced with a plastic tool which was too dull  to  slip  between  the  frame  and  the  glass,  thereby  minimizing  the  risk  of cutting the adhesive out from under the frame. 

Insulation patch – Black & Veatch observed that a section of backsheet material is used as an electrical insulator to insulate the Module busbar ribbons from the back of the solar cells. This section of backsheet material is laminated between two  sheets  of  EVA.  Black & Veatch  believes  that  the  backsheet material  being used  is  not  designed  to  be  laminated  between  two  sheets  of  EVA.  During  the second  site  visit,  JA  Solar  indicated  that  it  was  evaluating  an  EPE  insulating patch which is designed to be laminated to EVA on both sides. 

Frame is pressed together but not crimped – The four frame members are held in place using silicone adhesive and a corner key. Black & Veatch observed that the  corner  key  is  installed  in  the  short  members  of  the  frame  by  the  frame supplier, but the long frame members are not crimped to the corner key. Black & 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐4  Black & Veatch 

Veatch  believes  that  the  frame  may  have  a  higher  likelihood  of  meeting  its durability  expectations  if  the  long  frame members  are  crimped  at  the  corner key.  

Personnel safety measures ‐ Black & Veatch  identified several measures which JA Solar should consider implementing to improve the safety of personnel in the production area. These measures are described in detail below. 

 7.1 Overview 

Black & Veatch performed a detailed review of two of the three operations JA Solar Module assembly plants at Fengxian.   The  lines were well equipped and organized.   Most Module assembly  steps  correspond  to  the  accepted  industry  practice.    The  JA  Solar  Module manufacturing process, as shown in Figure 7‐1, is typical for crystalline silicon modules and incorporates  multiple  quality  control  steps.    Assembly  process  steps  are  shown  in  blue rectangles and quality inspection steps are shown in green hexagons.   

Material storage & 

prep

Incoming inspection

Tabbing & stringing

Layup

Visual inspection

EL visual inspection

Lamination

Frame sealant applied

Junction box installation

Module cure(6‐8 hours)

Module cleaning

Electricaltest

Flash test

EL visual inspection

Trim excess material

Busbar soldering

Frame installation

Pack and ship

Material storage & 

prep

Incoming inspection

Tabbing & stringing

Layup

Visual inspection

EL visual inspection

Lamination

Frame sealant applied

Junction box installation

Module cure(6‐8 hours)

Module cleaning

Electricaltest

Flash test

EL visual inspection

Trim excess material

Busbar soldering

Frame installation

Pack and ship

 

Figure 7­1.  JA Solar Module Assembly Process Overview 

The operators seemed well‐trained to perform the tasks assigned to them.  Black & Veatch was  briefed  on  the  operator  training  program  in  place  at  JA  Solar  (see  Section  8‐2  on training  below).  Representatives  of  the  quality  assurance  organization  were  present throughout  the manufacturing  line.    Black & Veatch  observed  that work  instructions  and photos  of  right/wrong  operations  were  posted  at  the  stations  for  each  process  step.  All incoming material is subject to inspection prior to being released to manufacturing.   

7.1.1 Incoming material inspection 

Black & Veatch was informed that all incoming materials and components are inspected in accordance with an established procedure for each material and component. For example, EVA is subject to visual inspection, measurement of the physical dimensions, and degree of 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐5  Black & Veatch 

cross‐linking after lamination.  JA Solar did not provide detailed information on the level of sampling used in the incoming inspection.  7.1.2 Material preparation 

Black & Veatch observed a material preparation area in which EVA was manually cut from rolls into the correct size for the Modules and lengths of conductive ribbon were soldered together to form the busbars.  The  process  for  cutting  EVA  to  the  correct  lengths  appeared  to  correspond  to  accepted industry  practices.  JA  Solar  indicated  that  only  enough  EVA  is  cut  to  meet  the  expected production  to  prevent  preparation  of  excess  EVA.  Black  &  Veatch  finds  this  to  be appropriate as EVA must be used within several hours of opening  its package. During the first  site visit, Black & Veatch observed  that  cardboard boxes were being opened  in  close proximity to the EVA preparation which could result in cardboard particulate ending up in the PV Modules. Black & Veatch observed during the second site visit that opening the boxes took place in a separate room to minimize the possibility of contamination. 7.1.3 Solar cell tabbing and stringing 

JA Solar uses both automated and manual tabbing and stringing of the solar cells. Tabbing is the soldering of electrically conductive ribbon to the solar cells and stringing is electrically connecting  the  cells  together  in  series.  The  machines  used  for  automated  tabbing  and stringing are supplied by a well‐known supplier to the solar PV industry.  Black & Veatch also witnessed manual tabbing and stringing. The cells are placed on a warm plate during the tabbing operation to reduce the thermal stress during this operation. Black & Veatch notes that this is a good practice. Black & Veatch believes that cell breakage might decrease  by  utilizing  a  pre‐formed  ribbon which  incorporates  a  step  (bend  in  ribbon)  to ease  the  mechanical  stress  on  the  cells  as  they  are  strung  together  in  electrical  series interconnection. Black & Veatch also believes that cell breakage might decrease by soldering the ribbon to the cell at discrete points as opposed to soldering the entire length of the cell.  7.1.4 Layup and busbar soldering 

Cell strings are placed on a sheet of EVA that covers the low iron glass. In one of the Module assembly  plants  observed,  the  strings  are  placed  by  hand, with  the  assistance  of  vacuum equipment, and carefully aligned to a template. In the other Module assembly plant visited by  Black &  Veatch,  the  strings  are  automatically  placed  by  the  cell  tabbing  and  stringing machine. Busbars are  soldered  to  the  strings  to provide an electrical path  to  the  junction box (installed later).  7.1.5 Pre‐laminate preparation 

A  second  sheet  of  EVA  and  the  backsheet  are  placed  over  the  cell  assembly.  A  visual inspection takes place at this point using a mirror to identify mechanical defects and foreign material in the pre‐laminate assembly. After the visual inspection, the assembly is inspected by means of electroluminescence (EL). EL imaging enables the operator to see defects in the PV cells that can not be observed under normal lighting conditions. Black & Veatch believes that  EL  is  an  appropriate  inspection  technique  that  is  used  by  leading  module manufacturers to reveal electrical defects at this stage.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐6  Black & Veatch 

7.1.6 Lamination 

Lamination  takes place  in  laminators manufactured by Orient and BoostSolar. Lamination takes place  in  a  single  chamber  at high  temperature and under pressure. The  laminate  is then allowed to cool in open air before continuing to the next process step.   During  the  first  site  visit,  Black  &  Veatch  was  informed  that  the  standard  operating procedure  for  lamination  does  not  include  specifications  for  the  placement  of  the  pre‐laminates  in  the  laminator.  Black  &  Veatch  believes  that  the  repeatability  of  the  pre‐laminate  placement  is  important  to  ensure  consistent  laminate  quality.  Black  &  Veatch observed during the second site visit that guides had been implemented on the laminators to  aid  in  the  repeatable  placement  of  the  pre‐laminates.  Black  &  Veatch  finds  JA  Solar’s process for lamination to be consistent with accepted industry practice   

7.1.7 Trimming  

Trimming of excess EVA and backsheet after lamination is done manually with a cold blade. This  results  in  a  jagged  cut  that  can  compromise  the  adhesion  of  the  glass,  EVA  and backsheet  layers at  the edge of  the module.   Black & Veatch suggests using a hot knife  to reduce the stress impressed by the cutting action on the edge of the Module.  

7.1.8 Framing 

Silicone  adhesive  is  dispensed  automatically  into  the  long  members  of  the  frame  and manually into the short members of the frame. JA Solar indicated that it plans to transition to fully automated dispensing in the near future.  The four frame members are held in place using silicone adhesive and a corner key. Black & Veatch observed that the corner key is installed in the short frame members by the frame supplier  but  the  long members  of  the  frame  are  not  crimped  at  the  corner  key.  Black  & Veatch  believes  that  the  frame  may  have  a  higher  likelihood  of  meeting  its  durability expectations if all four frame members are crimped at the corner key.  

7.1.9 Junction box Installation 

Black  &  Veatch  witnessed  that  an  operator  manually  applies  silicone  adhesive  to  the busbars  in  the area where  they protrude  through  the back sheet. Black & Veatch believes that  this process corresponds to established  industry practice but notes  that more care  is required  to  ensure  the  complete  encapsulation  of  the  busbar  exit  area.  Black  &  Veatch observed  at  least  one  instance  in which  this  area was  not  completely  encapsulated.  This could present a higher risk of moisture ingress in the field.  The  junction box  is  attached  to  the  back  of  the Module  using  an  automatically‐dispensed silicone  adhesive.  The  junction  box  is  not  potted  (filled  with  material).  Not  potting  the junction box  is common among Chinese PV manufacturers but Black & Veatch  is aware of module designs  that  fill  the  junction box with  a  pottant  that  is  impermeable  to moisture, electrically insulating and that has a thermal conductivity that is greater than air. In the case of  the  JA  Solar  Modules,  the  presence  of  such  a  pottant  could  impede  moisture  from entering  the  junction  box  and  potentially  corroding  the  electrical  contact  between  the module busbar and the junction box terminal. The pottant also has the potential to relieve mechanical  stress  at  that  joint  and  offers  the  possibility  of  reducing  the  operating 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐7  Black & Veatch 

temperature of the diodes. High diode operating temperatures are known sources of diode failure. JA Solar has indicated that it is transitioning to potting its junction boxes as quickly as possible.  7.1.10 Module curing and cleaning  

The Modules  sit  for 6  to 8 hours  (depending  on  adhesive  supplier  recommendation)  in  a temperature and humidity controlled area after  the  installation of  the  frame and  junction box  to  allow  the  silicone  to  cure.  This  lengthy  step  could  be  eliminated  if  a  quick‐set adhesive were to replace the silicone. After the silicone is cured the excess silicone that has oozed out of the frame is removed by means of a blade.   Black & Veatch observed during  the  first  visit  that  excess  silicone was  removed  from  the frame using a sharp blade which could cause silicone to be cut out of the frame. The sharp blade has been replaced with a plastic tool which is too dull to fit between the frame and the glass and therefore can not cut the adhesive out from that space.  Black & Veatch additionally notes that during the first visit,  the temperature of the curing area was observed to be 19 °C which is outside the JA Solar specification of 25±2 °C. This could  lead  to  the  silicone  not  being  sufficiently  cured  before  additional  handling  of  the module which could in turn increase failures in the field due to less robust adhesion at the frame  and  junction  box.  During  the  second  visit,  Black  &  Veatch  observed  that  the temperature  specification  had  changed  to  20  °C  or  greater  and  that  the  records  showed compliance with this requirement for each of the  four daily measurements taken over the past two days. 

7.1.11 Electrical and flash testing 

Each Module undergoes a dry hipot test (electrical safety test) prior to flash testing. The dry hipot test station is performed in an open environment which could pose a safety hazard to the operator and others in the area.  After the electrical safety test, the Modules are held in one of three temperature controlled rooms for the purpose of ensuring that they are at the correct temperature for flash testing. During the first factory visit, Black & Veatch observed that one of the three rooms was out of the  specified  range  of  25±2°C  and  that  all  three  were  below  the  nominal  25°C.  Black  & Veatch observed that all the rooms were within the specification during the second factory visit and that the logs showed compliance with the specification for the past several days.  The  flash  testing occurs on a horizontal Spire  tester with a  temperature sensor. The  flash tester measures the Module temperature and adjusts the measured power of the Module for the measured  temperature  to  obtain  the Module  power  at  STC.  The  flash  test  results  are used to sort the Modules into separate bins by power (275W, 280W, and so on).  

7.1.12 EL testing  

The Module’s EL  image  is again analyzed after dry hipot and flash testing. Black & Veatch believes that this is an industry best practice. As stated earlier, EL provides a large amount of information that can identify actual defects, or potential sources of latent defects, in the cells.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

7  Manufacturing Process and Quality Assurance

 

 April 12, 2012  7‐8  Black & Veatch 

7.1.13 Module packaging 

Modules are placed vertically on  their  long edges  in a corrugated cardboard box. Black & Veatch  notes  that  the module  packaging  is  similar  to  the  packaging  used  by many  other Chinese  module  manufacturers.  The  volume  of  cardboard  in  the  packaging  could  cause disposal  issues  for  customers  in  the  field.  Black & Veatch  encourages  JA  Solar  to  explore alternative packaging schemes which use less material.  

7.2 Safety 

Black & Veatch recommends that JA Solar consider implementing the following measures to improve safety on the work floor:  

The  flash  tester  should  be  enclosed  in  order  to  protect  persons  in  the vicinity of the tester from the bright flash. 

The hi‐pot tester should be enclosed to prevent the risk of electrical shock during the hi‐pot test.  

Everyone  on  the  production  floor  should  wear  safety  glasses  with  side shields. 

All persons that handle Modules or other heavy items should wear steel toe shoes. 

All  persons  handling  unlaminated  glass  should  wear  personal  protective equipment, such as, Kevlar gloves, sleeves, apron and steel toe shoes. 

  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  8  Quality Organization and Processes

 

 April 12, 2012  8‐1  Black & Veatch 

8. Quality Organization and Processes 

Black & Veatch discussed JA Solar’s quality management organization during its visit to the Fengxian facility. Black & Veatch was also briefed on practices in place regarding personnel training, documentation and control, and product serialization.   8.1 Quality Assurance (QA) Organization  

JA  Solar’s  quality  assurance  organization  at  the  Fengxian  facility  numbers  nearly  300 personnel. The quality assurance staff was divided among the following tasks:  

Incoming material quality assurance  Outgoing quality assurance  Quality system management  Customer quality management  Process quality assurance  Calibration 

 Black & Veatch found the quality assurance team to be well‐organized and well‐staffed.  8.2 Quality Assurance Facilities 

JA  Solar’s  Quality  Assurance  lab  is  co‐located  with  the  Module  assembly  operations  at Fengxian. The lab is used to perform some incoming inspection tests and testing to ensure product durability. Black & Veatch visited the lab and noted that it was well‐equipped with environmental simulation chambers and a variety of specialized equipment for mechanical and electrical tests.  During Black & Veatch’s first visit, JA Solar indicated that though periodic quality assurance checks  of  the  in‐line  process  are  conducted,  it  does  not  quarantine modules which  could have  been  affected  by  any  excursions  from  its  specified  process.  To  illustrate,  JA  Solar’s quality assurance team tests the gel content from samples collected at each laminator once every  24  hours.  If  the  gel  content  is  found  to  be  out  of  the  specified  range,  the Modules produced during that period are still shipped to customers instead of undergoing additional testing before shipment. During the second site visit, JA Solar indicated that it had changed its policy and will now quarantine any affected Modules and will not ship them until further testing has been performed.  8.3 Equipment and Maintenance 

Most major equipment on the production line observed by Black & Veatch was produced by reputable  capital  equipment  providers.  The  line  was  operational  and  seemed  well maintained.   JA Solar has four calibration engineers and operators dedicated to ensuring the calibration of  the  production  and  test  equipment.  JA  Solar  claims  to  have  over  40  equipment preventative  maintenance  procedures  documented  in  Chinese.  JA  Solar  translated  its laminator preventative maintenance procedures in English as sample for review by Black & 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  8  Quality Organization and Processes

 

 April 12, 2012  8‐2  Black & Veatch 

Veatch. This  sample appears  fairly  complete as  it  listed  tasks  to be  completed on weekly, monthly, quarterly, semi‐annual and annual bases and  included sample data  logs  for each task. The procedures also define who in the organization is responsible for the maintenance and includes instructions for each task.  8.4 Document Control 

JA  Solar  personnel  described  the  documentation  of  the  product  and  the  manufacturing process and the processes in place to control such documentation. Black & Veatch finds the process  for  processing  change  orders  and  maintaining  a  centralized  database  for documentation to be consistent with accepted industry practice.  8.5 Product Serialization 

JA Solar uses a mix of paper and computerized records to track Module‐specific information. Each  Module  is  accompanied  by  a  “run  card”  during  the  manufacturing  process  during which certain  information  is  recorded. The  information on  these run cards  include which operators  worked  on  the  Modules  and  the  identification  for  input  materials  such  as backsheet and EVA. These run cards are currently stored in a warehouse and the run card for  a  specific Module  can be  retrieved  if  the Module  serial  number  is  known.  Since  these records are not  computerized,  a  reverse  lookup  (e.g.  find all  serial numbers affected by a bad lot of backsheet) is not possible.  The  computerized  records  for  JA  Solar’s Modules  include  the  flash  test  data  and  electro‐luminescence images for each Module.   JA Solar  indicated that  it plans to  implement a  fully computerized data tracking system in the near future which will contain all of the information described above, including the run card  information.   Black & Veatch notes  that  best‐in‐class data  tracking  systems  are  fully computerized.   

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  9 Module Performance

 

 April 12, 2012  9‐1  Black & Veatch 

9. Module Performance  

9.1 Record for Increasing Module Efficiency 

Black  &  Veatch was  informed  that  JA  Solar’s  cell  and Module  efficiencies  have  increased consistently  since  2008.  Figure  9‐1  shows  the  cell  and Module  efficiency  values  for  each year since then.   Black & Veatch learned that the increase from 2008 to 2009 was due to two factors:  

Increased spectral response in the short wavelength region of the spectrum due to shallower junction.  

Decreased series resistance due to the use of higher conductivity paste.  

Black & Veatch was told that the increase in efficiencies from 2009 to 2010 resulted from:  

Lower cell surface reflectivity due to a change in the surface texture of the cells.  Decrease series resistance due to the use of double screen printing. 

 JA Solar explained that the change in efficiencies from 2010 to 2011 in the monocrystalline cells were the result of introducing the Secium type monocrystalline cells that incorporate a selective  emitter.  This  feature  further  enhances  the  cell’s  spectral  response  in  the  short wavelength region of the spectrum.  Black & Veatch was told that the increase in the efficiencies of the polycrystalline cells from 2010 to 2011 is the result of introducing the Maple technology.    

12

14

16

18

20%

13.83%14.09%

14.34%

14.85%

16.00%16.30%

16.60%

17.50%

14.60%14.85%

15.11%

15.62%

17.50%17.80%

18.20%

18.70%

Dec 09 Jun 10 Dec 10 Jun 11

Conversion efficiency (%)

Polymodule

Poly cell

Monomodule

Mono cell

  

Figure 9­1.  Increase in JA Solar Cell and Module efficiency from 2008 to 2011 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  9 Module Performance

 

 April 12, 2012  9‐2  Black & Veatch 

9.2 Field Performance 

Black & Veatch reviewed four months of performance data for single 20 MWac site located in Campania, Italy (the Project) to assess the performance of the JA modules. Black & Veatch observed  that  the  Project  behaved  as  expected  with  regard  to  power  loss  due  to temperature,  that  the  Modules  exhibited  reasonable  low  light  performance  and  that  the overall performance ratio of the Project behaved as expected.   9.1.1 Project Temperature Performance 

JA  Solar provided Black & Veatch  cell  temperature  and production data  from  the Project. Black  &  Veatch  examined  the  relationship  between  DC  performance  ratio  and  module temperature  for  June  2011  through  September  2011.  The  objective  of  this  analysis  is  to assess whether the Project power loss due to temperature was in agreement with the 0.42 percent loss per degree C specified on the Module datasheet.    Performance Ratio

y = -0.004x + 0.9548 R² = 0.3154

Module Temperature

70%

72%

74%

76%

78%

80%

82%

35°C 40°C 45°C 50°C 55°C

 

Figure 9­2.  Project Performance Ratio as a Function of Module Temperature  

  The slope of  the best  fit  line  through  the scatter plot  indicates  that DC performance ratio decreases  by  approximately  0.4 percent per degree C.    Black & Veatch  finds  this  to  be  in reasonable agreement with the specified power temperature coefficient of 0.42 percent per degree C. The relatively low R2 value (correlation coefficient) is likely caused by the short time  period  under  review  and  non‐module  effects  such  as  non‐uniform  soiling,  low  light effects,  and  other  system  level  losses  which  add  noise  to  the  data.    Over  a  longer  time period,  the  R2  value  would  likely  improve.    Regardless,  this  data  demonstrates  that  the temperature response of the Project using JA Solar Modules is within expectations.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  9 Module Performance

 

 April 12, 2012  9‐3  Black & Veatch 

9.1.2 Low Light Performance 

Black & Veatch examined Project performance as a function of light level from 400 W/m2 to 1,000 W/m2 and found no correlation.  This implies that the effect of irradiance on Module efficiency between 400 and 1000 W/m2 is not visible at the Project level. Black & Veatch did not examine  irradiance  less  than 400 W/m2 due  to  the presence of non‐module effects  in system performance such as shading.  9.1.3 Plant Performance Ratio 

The  four months  of  Project  data  provided  by  JA  Solar  did  not  reveal  evidence  of Module degradation or a cliff event that would result from rapid Module performance degradation.  Seasonal effects dominate the signal in the performance data as seen in Figure 9‐3  Performance Ratio

(Temperature Corrected)

86.6%

84.7%

83.4%83.1%

81%

82%

83%

84%

85%

86%

87%

Jun 2011 Jul 2011 Aug 2011 Sep 2011

Figure 9­3.  Temperature­Corrected Performance Ratio  

The  reduction  in  performance  ratio  between  June  2011  and  September  2011  is  likely attributable  to  less  desirable  sun  angles  and  other  seasonal  effects  expected  during  the autumn  season.  A  larger  time  range  of  data  is  required  to  accurately  quantify  long  term Module degradation.   

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  9 Module Performance

 

 April 12, 2012  9‐4  Black & Veatch 

9.1.4 Field Performance Conclusions 

Black & Veatch’s review of  four months of data  for  the 20 MW Campania PV power plant indicated that the Project performed as expected during the period.  Temperature response and  low  light  response  of  the  plant met  expectations  indicated  in  the Module  datasheet.  Black & Veatch was unable to rigorously quantify long term Module degradation due to the short  time  period  of  available  data.    Black  &  Veatch  however  did  not  observe  a  cliff degradation  event  or  significantly  greater  than  expected  degradation.  The  Modules  and Project appear to be performing within expectations.  9.3 Definitions of Performance 

Performance  of  a  PV module  is  defined  by  how well  that  module  converts  sunlight  into electricity  in  various  irradiance  and  temperature  conditions.    Due  to  the many  operating conditions PV modules operate  in, a  comprehensive single metric of module performance has yet to be agreed upon, and therefore multiple relevant metrics exist.  9.4.1 STC Rating 

The  performance  of  a  module  is  quantified  by  the  module  rating  which  is  provided  by manufacturer  and  measured  at  standard  test  conditions  (STC)  in  accordance  with  IEC 61215 and IEC 61646.  Standard conditions are laboratory conditions which are rarely seen in the field: 1000 W/m2 and 25 degree Celsius cell temperature.  The STC rating of a module represents  how  efficiently  the  module  will  convert  sunlight  into  electricity  under  high irradiance  low  temperature  conditions.   These  test  conditions are  the  “standard” because they are easy to emulate in laboratory settings.  9.4.2 Temperature Coefficient of Power 

PV modules are  less efficient at converting sunlight  into energy at high  temperatures and more efficient at low temperatures.  This is often a linear or near linear relationship which can be defined by a single parameter referred to as temperature coefficient of power. This value  is  typically  provided  in  units  of  [%  /  °  C]  to  show  the  reductions  of  conversion efficiency as temperature increases.  9.4.3 Low Light Performance 

The  conversion  efficiency of  a PV module  is  also  varies with  light  level.    This  is  largely  a function  of  the  shunt  and  series  resistances within  the  cell;  however  other  factors play  a role.  Quantifying low light performance is often difficult and few standards exist.  9.4.4 Performance Ratio 

Performance ratio is a metric of performance which often captures the performance of the entire system, including modules,  inverter, wiring, shading and soiling.   Performance ratio also  captures  the  effects  of  temperature  and  low  light  on  the module.    The  performance ratio of a plant is defined as:   

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence  9 Module Performance

 

 April 12, 2012  9‐5  Black & Veatch 

i

i

ii

plant

GSTC

POAkWp

kWh

pr

*

 Where:  

prplant  =  performance ratio of the plant in [%]. kWhi  =  ac plant production in [kWh] for the ith hour. kWp  =  STC dc capacity of the plant. POAi   =  measured plane of array irradiance for the ith hour in [W/m2]. GSTC   =  irradiance at STC conditions or 1,000 [W/m2].  

  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

Appendix A. NREL Benchmark for Degradation

 

April 12, 2012  B‐1  Black & Veatch 

Appendix A NREL Benchmark for Degradation 

  Black  &  Veatch  has  reviewed  publicly  available  literature  on  the  topic  of  performance degradation  of  crystalline  PV modules.    During  the  review,  Black  &  Veatch  established  a range  of  representative  degradation  values  for  monocrystalline  and  multicrystalline  PV modules.  The value derived by Black & Veatch appears in Table B‐1.    

Table B­1.  B&V Crystalline Module Degradation 

Rate 

Technology  (%/year) 

mc‐Si  0.4 to 0.8 

pc‐Si  0.4 to 0.7 

 Notes:  Degradation should be applied year over year.  For example, the Year 2 degradation rate should be applied to the end of Year 1 degraded capacity. 

 The  primary  sources  of  information  in  the  review  were  two  papers  published  in November/December  2010  by  Dirk  Jordan  et.al.    of  NREL.    These  papers  study  the  data measured  by  NREL  on  multiple  modules  over  many  years.    The  papers  also  review  the module degradation results reported by a variety of authors worldwide.  The NREL papers are academic studies, which are specific to a given module technology.  The results are not traceable to any particular module manufacturer.   The degradation results reported in the literature  reviewed  vary  significantly  within  a  study  and  from  one  study  to  another.    It should be noted that Black & Veatch’s values are subject to review as more information on module  performance  becomes  available.    Black  &  Veatch  encourages  manufacturers  to provide specific degradation rates data relevant to their product.    The primary limitations of this task were threefold.  First, there is not an industry standard for  quantifying  the  degradation  loss  for  a  given module.    Secondly, module  technologies, while sharing similarities, vary considerably by manufacturer and product design.  Thirdly, each  technology  will  likely  react  and  respond  differently  to  location  climate1,  based  on factors like temperature fluctuations, UV radiation, and humidity.  Despite these limitations, we believe that the available data can provide helpful guidelines, and a workable estimate of degradation loss per year.   

1 King DL et al. Photovoltaic Module Performance and Durability Following Long‐Term Field Exposure. Sandia National Laboratories, April 2000.  

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

Appendix A. NREL Benchmark for Degradation

 

April 12, 2012  B‐2  Black & Veatch 

Recent  results  in  the  area  of  PV  module  degradation  estimates  were  reported  by  Dirk Jordan  of  NREL  in  the  Survey  of  PV  Field  Experience  presented  at  the  DOE  Utility/Lab Workshop on PV Technology and Systems held on November 8‐9, 2010 in Tempe, AZ and the related article “Module Reliability Trends” co‐authored by Sarah Kurtz and Dirk Jordan and published in the December 2010/January 2011 issue of Solarpro.  Based on a literature review of  780  field‐  tested PV modules  comprising  crystalline  and  thin  film  technologies, the  authors  report  that  the most  commonly  reported degradation  rate  is  0.5  percent  per year, while the average rate is 0.7 percent per year.  2 Thus, the distribution of degradation rates is clearly skewed to the higher values, with a highest statistically significant reported value of 4.0 percent per year.  These degradation rates are usually modeled as the slope of the least‐squares linear fit of a power vs.  time plot.3  Because  of  the  difficulties  of  amalgamating  the  results  of  various  studies  performed  on modules  in the field—due to  factors  like differing testing conditions, manufacturers, dates of installation and geographical location—NREL conducts controlled and monitored studies at the Performance and Energy Rating Testbed (PERT).  Their goal is to scientifically study module performance degradation over time.   A critical  feature of the analysis of the PERT results  is  that  degradation  rates  have  only  been  calculated  for  modules  that  have  been monitored  for  over  two  years.    This  factor  provides  considerable  legitimacy  to  their  test results.  Table B‐2  summarizes  the NREL  findings  from  their  study of 44  individual modules  from over 10 manufacturers on PERT.  As shown, the values are reported by module technology and  between  installation  years,  pre‐2000  and  post‐2000.    The  box  and  whisker  plots demonstrate the statistically significant range of the data.  

Table B­2.  PERT Median Degradation Rates 

NREL Median Degradation Rates (%/year)  Pre­2000  Post­2000 

a‐Si  0.89  1.35 

CdTe  0.89  0.28 

CIGS  2.41  0.97 

mc‐Si  0.52  Unavailable 

pc‐Si  2.54  0.52 

 Source:  Jordan D, Kurtz S.  Module Reliability Trends.  SolarPro, December 2010, pp 24‐28. 

  

2 Jordan D, Kurtz S. Module Reliability Trends. SolarPro, December 2010, pp 24‐28.  3 Osterwald, C. Comparison of Degradation Rates of Individual Modules Held at Maximum Power, NREL, 2006. 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

Appendix A. NREL Benchmark for Degradation

 

April 12, 2012  B‐3  Black & Veatch 

 

Figure B­1.  PERT Data Across Technology and  Pre­2000/Post 2000 Year of Manufacture 

 

The  lower section of  the box encompasses  the middle 25 to 50 percent of  the data range, while the upper section of the box includes the middle 50 to 75 percent of the range.  The data from the box to the whiskers represents the lower 25 percent and upper 25 percent of the range.  Any data points beyond the whisker are considered to be outliers.    NREL also compiled degradation data from the PV field test literature.  This dataset is larger than the PERT data and the resulting degradation rate ranges are larger.   Table B‐3 shows the median values for each technology.    

Table B­3.  Field Literature Test Median Degradation Rates 

Field Literature Median Degradation Rates (%/year)  Pre­2000  Post­2000 

a‐Si  1.4  1.31 

CdTe  1.1  0.32 

CIGS  2.53  0.77 

mc‐Si  0.41  0.9 

pc‐Si  0.43  0.79 

 Source:  Jordan D, Kurtz S.  Module Reliability Trends.  SolarPro, December 2010, pp 24‐28. 

 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

Appendix A. NREL Benchmark for Degradation

 

April 12, 2012  B‐4  Black & Veatch 

 

 Figure B­2.  Field Test Literature Data across Technology and  

Pre­2000/Post 2000 Year of Manufacture 

 

Based on  this data, we do observe  an  interesting  trend among  the  silicon  technologies  in field literature degradation rates.  The mono‐crystalline and poly‐crystalline both exhibit an upward trend in their median value from pre‐2000 to post‐2000.    The findings of  the recent NREL study are helpful because they assess degradation across technology types and review multiple data sources.  Given the limited amount of published module  field  performance  data  available  for  review,  it  is  difficult  to  establish  a  reliable degradation rate for a given module type operating in a given climate.  At this point in time the recent  study by Dirk  Jordan and Sarah Kurtz provides arguably  the most  trustworthy degradation rate for pc‐Si publicly available.    The number of  samples  in  the pre and post 2000 categories  for NREL PERT and  for data reported in the literature appears in Table B‐4.    

Table B­4.  Number of Samples in PERT and Field Literature Data 

Module Type PERT 

Pre­2000 PERT  

Post 2000 Literature Pre­2000 

Literature Post­2000 

pc‐Si  1  >5  >20  >20 

 

JA Solar Hong Kong Limited Solar Module Due Diligence 

Appendix A. NREL Benchmark for Degradation

 

April 12, 2012  B‐5  Black & Veatch 

Black & Veatch’s  rationale  for  degradation  values  by  technology  is  as  follows:    the  PERT modules were monitored and measured rigorously.   The same level of assertion cannot be made for the data taken from the literature.  Thus, for pc‐Si post 2000 data a 75 percent ‐ 25 percent weighted average was performed  in  favor of PERT data.   For pc‐Si pre‐2000 data comprised of one PERT data point, the weighted average was reversed in favor of the field literature because of the absence of sufficient PERT data.  Manufacturing technologies have changed  over  time  for  mc‐Si  and  pc‐Si,  and  many  contemporary  modules  are  made  by different  companies  than  before  2000  and  likely  use  alternate materials  assembled with changing criteria.   Thus, a 75 ‐25 percent weighted average was performed in favor of the post 2000 data to reflect more contemporary degradation rates.  Dirk  Jordan  has  published  additional  data  on  the  degradation  rates  by  climate  type, including  continental,  desert,  hot  &  humid,  polar,  steppe  and  temperate.    Although  there appears  to  be  some  connection  between  climate  and  climate  type,  the  current  data  is inconclusive.  Black & Veatch does not give guidance on degradation by climate currently.