光伏組件隱裂的成因、危害及預(yù)防措施

1、 光伏組件隱裂的成因、影響及預(yù)防黃河水電光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)有限公司 目目 錄錄光伏組件隱光伏組件隱裂的成因裂的成因1隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響2光伏組件隱裂的檢測光伏組件隱裂的檢測3光伏組件光伏組件隱裂的隱裂的預(yù)防預(yù)防4 光伏組件隱裂的成因光伏組件隱裂的成因l 隱裂是指當(dāng)電池片（組件）受到較大的機械或熱應(yīng)力時，使電池單元產(chǎn)生肉眼不易察覺的隱性裂紋，但可能造成電池片部分毀壞或電流缺失。l 隱裂用肉眼無法辨認，但會在EL測試時顯示出明顯的、具有明暗差異的紋路。l 隱裂與熱斑不同，隱裂只是可能導(dǎo)致電池斷路，從而影響功率輸出；而熱斑則是電池因遮擋等導(dǎo)致的短路，使得電池片變成

2、了負載，從而造成產(chǎn)生局部發(fā)熱的現(xiàn)象。隱裂的定義隱裂的定義 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂隱裂的表現(xiàn)的表現(xiàn) 線性隱裂 十字隱裂 片狀隱裂 碎片 缺 角 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的判定標準隱裂的判定標準項目項目圖例圖例不合格不合格判定標準判定標準線狀隱裂造成的電池損失面積5%的隱裂紋及其延長線，同一組件上3處或同一電池上2處十字隱裂造成的電池損失面積5%的隱裂紋及其延長線，同一組件上6處或同一電池上3處片狀隱裂單片電池隱裂面積大于12cm的片狀隱裂，同一組件上5片

3、一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的判定標準隱裂的判定標準項目項目 圖例圖例 不合格不合格判定標準判定標準碎片 面積8mm的單片電池碎片，同一組件上6片。 缺角 面積6mm的缺角，同一組件上5片。 功率混檔 高檔位電池片混入低檔位組件中大于3片，根據(jù)組件功率判斷 短路不存在短路現(xiàn)象隱裂的判定標準隱裂的判定標準項目項目 圖例圖例 不合格不合格判定標準判定標準黑心片黑心程度不超過圖二，單片電池黑心面積占整片電池面積比例25%，黑心片數(shù)量15%組件數(shù)量；黑心程度小于圖一，片數(shù)不計。工藝污染單片電池污染面積1/3，污染片不超過8片。斷柵1、單片斷柵面積2%以內(nèi)，片數(shù)不計；2、單片斷柵面積

4、2%-10%，斷柵片數(shù)占組件總片數(shù)比例30；3、不存在單片斷柵面積大于10%的電池片。過焊不存在過焊 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因組件隱裂？生產(chǎn)生產(chǎn)包裝儲存包裝儲存運維運維安裝安裝運輸運輸設(shè)計設(shè)計組件生產(chǎn)及發(fā)電環(huán)節(jié)組件生產(chǎn)及發(fā)電環(huán)節(jié) 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因-生產(chǎn)生產(chǎn)l 電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)高溫工序后內(nèi)應(yīng)力沒有完全釋放電池片包裝運輸搬運l 組件生產(chǎn)環(huán)節(jié)組件生產(chǎn)環(huán)節(jié)串焊接時主柵線有焊錫渣或其他異物殘留，接觸式焊接導(dǎo)致線性或十字隱裂電池片上有焊錫渣或其他異物，層壓時受力

5、導(dǎo)致線性或十字隱裂組框時受力產(chǎn)生隱裂傳輸過程受力過大產(chǎn)生隱裂清洗表面時用力過大產(chǎn)生隱裂暴力傳輸、暴力翻轉(zhuǎn)、壓組件過程產(chǎn)生隱裂l 目前，一線組件廠家組件在層壓前、層壓后對組件的隱裂進行全檢，在成品完成后也會對組件的隱裂特性進行抽檢，光伏組件在生產(chǎn)過程中質(zhì)量要求和質(zhì)量管理已經(jīng)基本規(guī)范。 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因-存儲存儲運輸運輸l 組件運輸環(huán)節(jié)組件運輸環(huán)節(jié)組件箱體變形、長期雨水浸透、組件來回搬運等造成箱體歪斜，使箱體內(nèi)單塊組件具有活動空間，搬運過程中的組件晃動易造成對角式隱裂托盤強度不夠，在組件搬運過程中托盤變形，使得組件表面產(chǎn)生受力，導(dǎo)致電池片產(chǎn)生網(wǎng)狀隱裂

6、 組件包裝箱傾斜導(dǎo)致整體對角式隱裂 托盤強度不夠表面導(dǎo)致網(wǎng)狀隱裂 一、一、 光伏組件隱裂的成因光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因-存儲存儲運輸運輸l 組件運輸環(huán)節(jié)組件運輸環(huán)節(jié)叉車司機暴力裝卸運輸車輛大幅度顛簸二次倒運 一、一、 光伏組件隱裂的成因光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因-存儲存儲運輸運輸隱裂的成因隱裂的成因-安裝安裝 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因-安裝安裝l 組件搬運組件搬運組件安裝過程中應(yīng)避免單人背組件、頭部頂組件，在組件安裝過程中踩踏組件。組件安裝應(yīng)遵循自上而下，自左而右的順序。 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱

7、裂的成因-安裝安裝l 組件搬運組件搬運U型隱裂：單人背組件產(chǎn)生平行分布：人為踩踏等隱裂的成因隱裂的成因-安裝安裝組件安裝完成后應(yīng)緊固螺栓，避免組件在大風(fēng)氣候下不停晃動。 一、光伏組件隱裂的成因一、光伏組件隱裂的成因 光伏組件隱裂的成因光伏組件隱裂的成因隱裂的成因隱裂的成因設(shè)計、生產(chǎn)、包裝儲存設(shè)計、生產(chǎn)、包裝儲存 目前，光伏組件在生產(chǎn)過程中質(zhì)量要求和質(zhì)量管理已經(jīng)基本規(guī)范，且隨著客戶對質(zhì)量要求的不斷提升和工藝優(yōu)化，這個環(huán)節(jié)的質(zhì)量保障較為充分。運輸、安裝運輸、安裝 針對不同的安裝條件形成有指導(dǎo)意義的安裝作業(yè)指導(dǎo)書； 大部分施工單位沒有專業(yè)的施工隊伍，由當(dāng)?shù)孛窆づR時組建的隊伍較為常見，且民工流動性大，

8、對組件無基礎(chǔ)認識，在施工前亦未對施工隊伍進行培訓(xùn)，整個過程中的質(zhì)量控制點掌握較差。運維運維 運維單位經(jīng)過多年經(jīng)驗摸索，趨于規(guī)范化，達到標準化作業(yè)。 從從影響組件質(zhì)量因素的整個環(huán)節(jié)分析影響組件質(zhì)量因素的整個環(huán)節(jié)分析來看，組件來看，組件的安裝質(zhì)量的安裝質(zhì)量是是整個組件質(zhì)量把控中整個組件質(zhì)量把控中最最為薄弱的環(huán)節(jié)，也是電站組件質(zhì)量容易產(chǎn)生為薄弱的環(huán)節(jié)，也是電站組件質(zhì)量容易產(chǎn)生問題問題的的環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)。隱裂的隱裂的成因成因二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對電池片功率影響理論分析隱裂對電池片功率影響理論分析l 電池片中電流傳輸路徑為：細柵線收集電池片產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)至主

9、柵線，再通過匯流帶和接線盒引出。電池片的電流與電池片的發(fā)電面積成正比。如果隱裂導(dǎo)致部分電流無法傳至主柵線，使電池片形成失效面積；l 電池是一個PN結(jié)，其產(chǎn)生電壓為PN結(jié)的結(jié)電壓，如果隱裂導(dǎo)致形成失效面積，其部分電流無法傳至主柵線，使電池電流短路電流變小，從而使得組件輸出功率變??；l 判斷隱裂是否使電池形成失效面積的主要依據(jù)是隱裂是否阻斷了電流由細柵線到主柵線的傳輸途徑。 隱裂對電池片功率影響理論分析隱裂對電池片功率影響理論分析l 判斷隱裂是否使電池片形成失效面積的主要依據(jù)是隱裂是否阻斷了電流由細柵線到主柵線的傳輸途徑。單條線狀隱裂不會產(chǎn)生失效面積，即使隱裂貫通電池片，如左圖。繼續(xù)推斷可得，電池

10、片以主柵線為界劃分為4個不同的細柵線區(qū)域（以下簡稱細柵區(qū)域），每個區(qū)域只有一條隱裂也不會產(chǎn)生失效面積，如右圖。二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對電池片功率影響理論分析隱裂對電池片功率影響理論分析 對于在同一的細柵區(qū)域，隱裂圍成封閉圖形，如下圖所示，封閉圖形面積是否成為失效面積，需要根據(jù)隱裂的類型判斷：二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對電池片功率影響理論分析隱裂對電池片功率影響理論分析 對于十字隱裂，如果交叉點在主柵線上，且未與電池邊緣形成無主柵線通過的封閉圖形，則不會形成失效面積，如左圖所示。 如果交叉點不在主柵線

11、上，如右圖，即使產(chǎn)生了上一條中會產(chǎn)生失效面積的隱裂類型（電池頂部隱裂），因隱裂自身并未形成封閉圖形，仍可通過較遠的細柵輸出電流，但輸出能力下降、EL圖像變暗。二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件功率影響理論分析隱裂對組件功率影響理論分析1）組件一般兩串電池片（20片）并聯(lián)一個二極管；2）當(dāng)電池片正常工作時，旁路二極管反向截止，對電路不產(chǎn)生任何作用。不導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件功率影響理論分析隱裂對組件功率影響理論分析1）整個線路電流將由最小電流電池片決定（損壞電池），

12、若某片損壞程度嚴重，不發(fā)電形成負載，旁路二極管導(dǎo)通，此時該串電池片被短路；2）如果2串電池串并聯(lián)的旁路二極管導(dǎo)通，此時組件中輸出的電流、電壓為其他4串的輸出（電流輸出不變，電壓輸出降低），整個組件的輸出功率降低。 導(dǎo)通導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通不導(dǎo)通損壞電池片損壞電池片二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件功率隱裂對組件功率影響測試分析影響測試分析二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件功率隱裂對組件功率影響測試分析影響測試分析二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響一般情況下，隱裂對組件功率

13、影響并不特別嚴重。（低于工信部行業(yè)規(guī)范要求的多晶硅電池組件衰減率在2年內(nèi)分別不高于4.2%）；但組件一旦產(chǎn)生隱裂，且在安裝過程中受到外力的作用下極易進一步擴大，最終會對功率和可靠性造成影響。 隱裂對組件功率影響實際測試結(jié)果隱裂對組件功率影響實際測試結(jié)果-電站現(xiàn)場測試結(jié)果電站現(xiàn)場測試結(jié)果 二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件功率影響實際測試結(jié)果隱裂對組件

14、功率影響實際測試結(jié)果-電站現(xiàn)場測試結(jié)果電站現(xiàn)場測試結(jié)果 隱裂對組件可靠性的影響分析隱裂對組件可靠性的影響分析l 電池片主體為硅材料，厚度小于200um，隱裂很容易在環(huán)境的誘因下繼續(xù)擴大，其中對影響最大的是冷熱循環(huán)。在光伏電站建設(shè)的荒漠地區(qū)，風(fēng)沙強、晝夜溫差大，如此惡劣的環(huán)境下，已有隱裂的會擴大，左圖的電池片正常情況下不會影響組件功率，但在戶外使用后隱裂會繼續(xù)延伸，最終形成類似圖2使電池片出現(xiàn)失效面積，組件功率降低。二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件可靠性的影響分析隱裂對組件可靠性的影響分析-外觀外觀 TC50前后組件外觀無明顯變化l 挑選隱裂片數(shù)為0

15、片、1片、5片、20片的4塊單晶組件進行TC50模擬測試二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響隱裂對組件可靠性的影響分析隱裂對組件可靠性的影響分析-隱裂隱裂 TC50前后組件EL圖像顯示，隱裂繼續(xù)擴大。二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響二、隱裂對組件功率及其發(fā)電量的影響三、光伏組件隱裂的檢測三、光伏組件隱裂的檢測ELEL（ElectroluminescenceElectroluminescence）測試原理）測試原理 晶體硅電池外加正向偏置電壓，電源向太陽電池注入大量的非平衡載流子，電致發(fā)光依靠從擴散區(qū)注入的大量非平衡載流子的不斷復(fù)合而發(fā)光，利用CCD（CMOS）

16、相機捕捉這些光子，通過計算機處理后顯示出來；整個測試過程需要在黑暗環(huán)境中進行。三、光伏組件隱裂的檢測三、光伏組件隱裂的檢測ELEL測試原理測試原理 EL圖像的亮度正比于電池片的少數(shù)載流子擴散長度與電流密度。存在缺陷的地方，少子擴散長度較低，所以顯示出來的圖像較暗。因此可以通過測試圖像的明暗來判斷組件的質(zhì)量問題。三、光伏組件隱裂的檢測三、光伏組件隱裂的檢測ELEL測試儀測試儀l 功能通過EL測試儀可以清楚的發(fā)現(xiàn)組件電池片的各種缺陷（黑心、隱裂、斷柵、虛焊、混檔等），及時發(fā)現(xiàn)組件的缺陷并進行排除，保障組件質(zhì)量。l結(jié)構(gòu) EL測試儀通常包括測試暗室（夜晚拍攝時不需要）、測試相機（目前有CCD和CMOS

17、兩種）、供電電源（為光伏組件提供反向電壓）、控制系統(tǒng)等。l分類 實驗室EL測試儀 便攜式EL測試儀：暗室與無暗室EL測試儀、移動檢測平臺四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防生產(chǎn)單位嚴格把控組件質(zhì)量生產(chǎn)單位嚴格把控組件質(zhì)量 對生產(chǎn)過程中的人、機、法、料、環(huán)及組件的包裝與運輸?shù)却嬖诘娘L(fēng)險點進行重點把控，保證組件出廠質(zhì)量，有必要可開展駐場監(jiān)造以及發(fā)貨前的抽檢驗收工作。重點做好以下幾點：l 嚴格執(zhí)行集團公司的組件質(zhì)量檢驗標準，要求組件生產(chǎn)企業(yè)在層壓前、層壓后EL全檢組件（隱裂特性），并開展成品入庫前以及出貨前組件EL（隱裂特性）的抽檢，并將組件生產(chǎn)隱裂特性測試結(jié)果作為附件材料提交業(yè)主； l嚴格

18、執(zhí)行集團公司的組件包裝、運輸標準，減少組件運輸及吊裝過程中的應(yīng)力，減少組件隱裂。 四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-卸貨卸貨四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-組件存儲組件存儲四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防 規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-組件開箱堆放組件開箱堆放四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-組件搬運組件搬運四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-組件擺放組件擺放四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-組件安裝組件安裝四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件隱裂的預(yù)防規(guī)范電站組件安裝工藝規(guī)范電站組件安裝工藝-組件安裝組件安裝四、光伏組件隱裂的預(yù)防四、光伏組件