光伏组件隐裂的成因、危害及预防措施_图文 48页PPT文档

1、光伏组件隐裂的成因、影响及预防,黄河水电光伏产业技术有限公司,目 录,光伏组件隐裂的成因,隐裂是指当电池片（组件）受到较大的机械或热应力时，使电池单元产生肉眼不易察觉的隐性裂纹，但可能造成电池片部分毁坏或电流缺失。 隐裂用肉眼无法辨认，但会在EL测试时显示出明显的、具有明暗差异的纹路。 隐裂与热斑不同，隐裂只是可能导致电池断路，从而影响功率输出；而热斑则是电池因遮挡等导致的短路，使得电池片变成了负载，从而造成产生局部发热的现象。,隐裂的定义,一、光伏组件隐裂的成因,隐裂的表现,线性隐裂,十字隐裂,片状隐裂,碎片,缺 角,一、光伏组件隐裂的成因,一、光伏组件隐裂的成因,一、光伏组件隐裂的成因,隐

2、裂的判定标准,一、光伏组件隐裂的成因,隐裂的判定标准,隐裂的判定标准,一、光伏组件隐裂的成因,一、光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因,组件生产及发电环节,一、光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因-生产,电池片生产环节 高温工序后内应力没有完全释放 电池片包装运输搬运 组件生产环节 串焊接时主栅线有焊锡渣或其他异物残留，接触式焊接导致线性或十字隐裂 电池片上有焊锡渣或其他异物，层压时受力导致线性或十字隐裂 组框时受力产生隐裂 传输过程受力过大产生隐裂 清洗表面时用力过大产生隐裂 暴力传输、暴力翻转、压组件过程产生隐裂,目前，一线组件厂家组件在层压前、层压后对组件的隐裂进行全检，在成品完成后也会对组件的隐裂

3、特性进行抽检，光伏组件在生产过程中质量要求和质量管理已经基本规范。,一、光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因-存储运输,组件运输环节 组件箱体变形、长期雨水浸透、组件来回搬运等造成箱体歪斜，使箱体内单块组件具有活动空间，搬运过程中的组件晃动易造成对角式隐裂 托盘强度不够，在组件搬运过程中托盘变形，使得组件表面产生受力，导致电池片产生网状隐裂,组件包装箱倾斜导致整体对角式隐裂,托盘强度不够表面导致网状隐裂,一、 光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因-存储运输,组件运输环节 叉车司机暴力装卸 运输车辆大幅度颠簸 二次倒运,一、 光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因-存储运输,隐裂的成因-安装,一、光伏组件隐裂的成因

4、,隐裂的成因-安装,组件搬运,组件安装过程中应避免单人背组件、头部顶组件，在组件安装过程中踩踏组件。 组件安装应遵循自上而下，自左而右的顺序。,一、光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因-安装,组件搬运,U型隐裂：单人背组件产生,平行分布：人为踩踏等,隐裂的成因-安装,组件安装完成后应紧固螺栓，避免组件在大风气候下不停晃动。,一、光伏组件隐裂的成因,光伏组件隐裂的成因,隐裂的成因,设计、生产、包装储存 目前，光伏组件在生产过程中质量要求和质量管理已经基本规范，且随着客户对质量要求的不断提升和工艺优化，这个环节的质量保障较为充分。 运输、安装 针对不同的安装条件形成有指导意义的安装作业指导书； 大部分施

5、工单位没有专业的施工队伍，由当地民工临时组建的队伍较为常见，且民工流动性大，对组件无基础认识，在施工前亦未对施工队伍进行培训，整个过程中的质量控制点掌握较差。 运维 运维单位经过多年经验摸索，趋于规范化，达到标准化作业。 从影响组件质量因素的整个环节分析来看，组件的安装质量是整个组件质量把控中最为薄弱的环节，也是电站组件质量容易产生问题的环节。,隐裂的成因,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对电池片功率影响理论分析,电池片中电流传输路径为：细栅线收集电池片产生的电流传导至主栅线，再通过汇流带和接线盒引出。电池片的电流与电池片的发电面积成正比。如果隐裂导致部分电流无法传至主栅线，使电池片形

6、成失效面积； 电池是一个PN结，其产生电压为PN结的结电压，如果隐裂导致形成失效面积，其部分电流无法传至主栅线，使电池电流短路电流变小，从而使得组件输出功率变小； 判断隐裂是否使电池形成失效面积的主要依据是隐裂是否阻断了电流由细栅线到主栅线的传输途径。,隐裂对电池片功率影响理论分析,判断隐裂是否使电池片形成失效面积的主要依据是隐裂是否阻断了电流由细栅线到主栅线的传输途径。 单条线状隐裂不会产生失效面积，即使隐裂贯通电池片，如左图。继续推断可得，电池片以主栅线为界划分为4个不同的细栅线区域（以下简称细栅区域），每个区域只有一条隐裂也不会产生失效面积，如右图。,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,

7、隐裂对电池片功率影响理论分析,对于在同一的细栅区域，隐裂围成封闭图形，如下图所示，封闭图形面积是否成为失效面积，需要根据隐裂的类型判断：,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对电池片功率影响理论分析,对于十字隐裂，如果交叉点在主栅线上，且未与电池边缘形成无主栅线通过的封闭图形，则不会形成失效面积，如左图所示。 如果交叉点不在主栅线上，如右图，即使产生了上一条中会产生失效面积的隐裂类型（电池顶部隐裂），因隐裂自身并未形成封闭图形，仍可通过较远的细栅输出电流，但输出能力下降、EL图像变暗。,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件功率影响理论分析,1）组件一般两串电池片（20片）并联一个

8、二极管； 2）当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用。,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件功率影响理论分析,1）整个线路电流将由最小电流电池片决定（损坏电池），若某片损坏程度严重，不发电形成负载，旁路二极管导通，此时该串电池片被短路； 2）如果2串电池串并联的旁路二极管导通，此时组件中输出的电流、电压为其他4串的输出（电流输出不变，电压输出降低），整个组件的输出功率降低。,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件功率影响测试分析,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件功率影响测试分析,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,一般情况下，隐裂对组件功率

9、影响并不特别严重。（低于工信部行业规范要求的多晶硅电池组件衰减率在2年内分别不高于4.2%）；但组件一旦产生隐裂，且在安装过程中受到外力的作用下极易进一步扩大，最终会对功率和可靠性造成影响。,隐裂对组件功率影响实际测试结果-电站现场测试结果,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件功率影响实际测试结果-电站现场测试结果,隐裂对组件可靠性的影响分析,电池片主体为硅材料，厚度小于200um，隐裂很容易在环境的诱因下继续扩大，其中对影响最大的是冷热循环。在光伏电站建设的荒漠地区，风沙强、

10、昼夜温差大，如此恶劣的环境下，已有隐裂的会扩大，左图的电池片正常情况下不会影响组件功率，但在户外使用后隐裂会继续延伸，最终形成类似图2使电池片出现失效面积，组件功率降低。,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件可靠性的影响分析-外观,TC50前后组件外观无明显变化,挑选隐裂片数为0片、1片、5片、20片的4块单晶组件进行TC50模拟测试,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,隐裂对组件可靠性的影响分析-隐裂,TC50前后组件EL图像显示，隐裂继续扩大。,二、隐裂对组件功率及其发电量的影响,三、光伏组件隐裂的检测,EL（Electroluminescence）测试原理,晶体硅电池外加正向偏

11、置电压，电源向太阳电池注入大量的非平衡载流子，电致发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子的不断复合而发光，利用CCD（CMOS）相机捕捉这些光子，通过计算机处理后显示出来； 整个测试过程需要在黑暗环境中进行。,三、光伏组件隐裂的检测,EL测试原理,EL图像的亮度正比于电池片的少数载流子扩散长度与电流密度。存在缺陷的地方，少子扩散长度较低，所以显示出来的图像较暗。因此可以通过测试图像的明暗来判断组件的质量问题。,三、光伏组件隐裂的检测,EL测试仪,功能 通过EL测试仪可以清楚的发现组件电池片的各种缺陷（黑心、隐裂、断栅、虚焊、混档等），及时发现组件的缺陷并进行排除，保障组件质量。 结构 EL测试

12、仪通常包括测试暗室（夜晚拍摄时不需要）、测试相机（目前有CCD和CMOS两种）、供电电源（为光伏组件提供反向电压）、控制系统等。 分类 实验室EL测试仪 便携式EL测试仪：暗室与无暗室EL测试仪、移动检测平台,四、光伏组件隐裂的预防,生产单位严格把控组件质量 对生产过程中的人、机、法、料、环及组件的包装与运输等存在的风险点进行重点把控，保证组件出厂质量，有必要可开展驻场监造以及发货前的抽检验收工作。重点做好以下几点：,严格执行集团公司的组件质量检验标准，要求组件生产企业在层压前、层压后EL全检组件（隐裂特性），并开展成品入库前以及出货前组件EL（隐裂特性）的抽检，并将组件生产隐裂特性测试结果作

13、为附件材料提交业主； 严格执行集团公司的组件包装、运输标准，减少组件运输及吊装过程中的应力，减少组件隐裂。,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-卸货,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-组件存储,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-组件开箱堆放,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-组件搬运,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-组件摆放,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-组件安装,四、光伏组件隐裂的预防,规范电站组件安装工艺-组件安装,四、光伏组件隐裂的预防,积极开展对到货组件以及安装质量的验收工作,说明：组件一旦安装完成后，多次拆卸会增加组件的隐裂比例或加重组件的隐裂程度，因此建议组件安装后隐裂特性检测采用右图不拆卸组件的测量方式。,加强各阶段的检测工作。对组件实行到货、施工、安装质量等各环节的质量检测。一方面，反应供货组件的到货质量，对因厂家包装或运输等原因造成的不合格组件及时进行更换；另一方面，对安装单位进行考核，根据安装质量实行奖惩。,四、光伏组件隐裂的预防,加强隐裂相关技术研究工作,为更好地为集团公司光伏电站建设做好服务，黄河水电光伏产业技术公司目前正在开展以下技术研究：,隐裂等对组件发电能力的影响。 1）组件隐裂