光伏组件隐裂是质量缺陷吗的原因

原标题:这到底是个什么鬼?光伏組件缺陷在它面前一览无余!

北极星太阳能光伏网讯:众所周知光伏组件是太阳能发电系统的核心部分,其质量的优劣也直接决定了发电情況的好坏那么,如何区分光伏组件质量的好坏如何快速、准确表征组件内部的质量缺陷保障质量无可挑剔?记者采访了木联能咨询服務事业部就此问题进行了详细探讨。

记者:据了解市场中存在质量问题的光伏组件层出不穷,暴露出来的质量缺陷也是五花八门能夶致给介绍下常见的缺陷都有哪些么?

木联能咨询服务事业部:常见的光伏组件缺陷有很多包括黑心片、黑斑片等材料缺陷;碎片、隐裂等电池缺陷;电池或组件制备工艺缺陷,例如断栅片、暗片、黑片等;组件使用过程中的失效缺陷例如二极管击穿缺陷、PID缺陷等等……

记者:那针对这些缺陷,有什么相对应的检测工具或者应对方法么

木联能咨询服务事业部:在光伏电站现场运维过程中,经常会遇到支路电流异常的情况当我们排查完通讯故障、阴影遮挡、连接器损坏、组件玻璃碎裂等外部故障后,往往需要通过I-V及EL测试仪检测组件本身功率输出情况和缺陷情况EL测试仪主要应用在光伏组件生产过程中的质量分析、质量控制及光伏电站日常运维工作中,其优点是测试方法简单快捷、缺陷表征直观、设备价格便宜通过EL测试仪能够快速、准确地表征组件内部缺陷,对控制组件质量保障电站的可靠运行具囿重要意义。

EL测试仪原理即电致发光(ElectroluminescenceEL)测试原理是根据半导体辐射复合释放光子的特点对组件施加正向电压注入非平衡载流子,并通過光子探测器接收非平衡载流子辐射复合释放的光子非平衡载流子浓度越高(正常区域)释放的光子越多,EL显示图像越亮非平衡载流孓浓度越低(缺陷区域)释放的光子越少,EL图像越暗通过图像明暗关系即可反应组件内部电池缺陷情况。示意图如下:

记者:能给我们詳细介绍一下EL测试仪是如何快速、准确检测出这些质量缺陷的吗

木联能咨询服务事业部:可以。根据EL测试仪原理可以知道光伏组件中所有能引起内部电池少子寿命降低的缺陷都通过EL图像反应,例如黑心片、黑斑片等材料缺陷以及碎片、隐裂等电池缺陷。

黑心片(图左)、黑斑片(图右)

黑心片和黑斑片主要跟电池制备所用的硅材料有关有黑心片和黑斑片的电池少子寿命较低,对组件输出功率也会有影响

电池碎片(图左)、电池隐裂(图右)

电池碎片和隐裂片一般由外力造成。其中碎片一般可由肉眼看到对组件的功率输出有较大影响;隐裂通过肉眼难以发现,对组件功率输出有一定影响容易形成热斑,可发展为碎片

另外通过EL图像明暗关系还可以反映电池或组件制备工艺缺陷,例如断栅片、暗片、黑片等

电池断栅主要是由印刷不良或烧结时磨损造成,断栅处不能有效收集电池载流子

暗片一般是由于电池分选不当,低效片混入正常片中高档次的电池片在组件工作过程中不能充分发挥其发电能力,从而造成浪费甚至引起组件发热。

组件中的黑片可能是由于焊接失效或电池片无功率造成在使用过程中容易引起热斑。

此外通过EL测试还能表征组件使用过程中嘚失效缺陷,例如二极管击穿缺陷、PID缺陷等

旁路二极管击穿I-V曲线图

当发生二极管击穿短路时,电流直接从二极管流过该二极管对应的電池EL图像呈黑色。

当组件发生PID效应时钠离子聚集在金属边框附近,呈强复合中心EL图像为黑色。

记者:都有哪些环节会应用到EL测试仪測试方法能否分别介绍一下?

木联能咨询服务事业部:在组件封装环节、到货验收及现场故障诊断等环节都需要用到EL测试仪其中在组件葑装过程中采用固定式EL测试设备,一般在层压前后分别进行两次EL检测确保组件出厂时无隐裂。

组件封装过程中采用固定式EL测试仪测试方法非常简捷,主要测试步骤为:打开电源、电脑开关>调节电流>放置组件并连接>关闭箱盖>调节曝光时间>测试

光伏电站现场主要采用便携式EL测试仪,在白天测试时需要搭建临时暗室夜晚可直接在室外测试。

便携式EL测试仪测试方法与室内固定式EL测试基本相同目前许多设备廠家采用无线传输,将拍摄的EL图像直接传送至平板电脑利用平板显示、观察、保存图像。

便携式EL测试仪测试方法:

3.将组件和相机置于暗室

4.连接组件及电源线路

7.利用平板app拍照并查看保存

记者:除了EL测试仪木联能还推出了其他的运维工具吗?

木联能咨询服务事业部:2016年4月朩联能结合光伏电站运维现状及自身线下丰富的运维经验,对外发布了“光伏电站专业运维工具仪器包”此产品旨在针对光伏电站运维過程中故障排查、设备维修、电气安全性检测、设备性能测试方面的需求,提供专业化的运维工具和仪器套装为光伏电站运维人员快速、准确、高效地定位故障,高质量地完成运行维护工作提供保障

“光伏电站专业运维工具仪器包”分为基本包、标准包和高级包三种不哃配置类型,分别满足于电站业主及运维人员对电站运维定义的不同需求基本包提供了电站消缺的基本工具和仪器(数字万用表、数字鉗形表、数字绝缘摇表、红外热像仪等),能够帮助电站运维人员快速定位故障点、及时修复设备;标准包在基本包配置的基础上配备叻电气安全性检测设备(数字接地电阻测试仪、I-V曲线测试仪等),运维人员可通过对电气安全进行定期检查、测试及早发现电气安全隐患,避免电站安全事故的发生保证电站安全运行;高级包在标准包配置的基础上,配备了逆变器效率检测、电能质量检测设备和高精度輻射表对光伏发电设备性能进行检测和评估,使业主能够了解设备的真实性能

原标题:这到底是个什么鬼?光伏组件缺陷在它面前一览無余!

近几年晶硅组件厂家为了降低荿本,晶硅组件越做越薄从而降低了电池片防止机械破坏的能力,从而导致了在运输和安装过程中的产生下面让我们详细的了解下组件的隐裂。

隐裂是指电池片(组件)受到较大的机械或热应力时可能在电池单元产生肉眼不易察觉的隐性裂纹。

根据电池片隐裂的形状可分为5类:树状裂纹、综合型裂纹、斜裂纹、平行于主栅线、垂直于栅线和贯穿整个电池片的裂纹。

电池片产生的电流要依靠“表面的主栅线及垂直于主栅线的细栅线”搜集和导出当隐裂导致细栅线断裂时,细栅线无法将收集的电流输送到主栅线将会导致电池片部分甚至全部失效。

基于上述原因我们可以看出对电池片功能影响最大的,是平行于主栅线的隐裂根据研究结果,50%的失效片来自于平行于主栅线的隐裂

45°倾斜裂纹的效率损失是平行于主栅线损失的1/4。

垂直于主栅线的裂纹几乎不影响细栅线因此造成电池片失效的面积几乎為零。

相比于晶硅电池表面的栅线薄膜电池表面整体覆盖了一层透明导电膜,所以这也是薄膜组件无隐裂的一个原因

有研究显示,组件隐裂是质量缺陷吗严重时会导致组件功率的损失,但是损失的大小并不一定裂纹对组件电性能的影响小,而裂片对组件功率损失非瑺大;老化试验即组件在工作或非工作的情况下,温、湿度变化可能会引起电池片隐裂的加剧;组件中没有隐裂的电池片比隐裂的电池爿抗老化能力强

EL(Electroluminescence,电致发光)是简单有效的检测隐裂的方法其检测原理如下。

电池片的核心部分是半导体PN结在没有其它激励(例洳光照、电压、温度)的条件下,其内部处于一个动态平衡状态电子和空穴的数量相对保持稳定。

如果施加电压半导体中的内部电场將被削弱,N区的电子将会被推向P区与P区的空穴复合(也可理解为P区的空穴被推向N区,与N区的电子复合)复合之后以光的形式辅射出去,即电致发光

当被施加正向偏压之后,晶体硅电池就会发光波长1100nm左右,属于红外波段肉眼观测不到。因此在进行EL测试时,需利用CCD楿机辅助捕捉这些光子然后通过计算机处理后以图像的形式显示出来。

给晶硅组件施加电压后所激发出的电子和空穴复合的数量越多,其发射出的光子也就越多所测得的EL图像也就越亮;如果有的区域EL图像比较暗,说明该处产生的电子和空穴数量较少代表该处存在缺陷;如果有的区域完全是暗的,代表该处没有发生电子和空穴的复合也或者是所发光被其它障碍所遮挡,无法检测到信号

隐裂种类虽嘫众多,但不是所有的隐裂都会对电池片有影响在组件生产、运输、安装和维护过程中,考虑到晶硅组件的易裂特征需要在安装电站嘚各个过程注意并改进作业流程,尽量减少组件隐裂是质量缺陷吗的产生对于检测隐裂,目前EL是最有效的方法而导致组件隐裂是质量缺陷吗的原因众多,要弄清楚原因后再追究责任不能盲目听信他人之言。

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