淺析光伏組件隱裂產(chǎn)生的途徑

■ 林賡

浙江公元太陽(yáng)能科技有限公司

淺析光伏組件隱裂產(chǎn)生的途徑

■ 林賡

浙江公元太陽(yáng)能科技有限公司

以光伏組件的隱裂為研究對(duì)象，對(duì)隱裂產(chǎn)生的原因和途徑進(jìn)行系統(tǒng)地分析，為光伏組件生產(chǎn)及安裝時(shí)對(duì)隱裂的質(zhì)量控制提供了參考。

光伏組件；隱裂；材料；工藝；工程安裝

0　引言

太陽(yáng)能光伏電站作為綠色能源，近幾年在全國(guó)得到廣泛推廣應(yīng)用，2014年我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量2805萬(wàn)kW。但目前光伏組件功率衰減過(guò)大、過(guò)快，已成為光伏電站的首要質(zhì)量問(wèn)題，而太陽(yáng)電池片隱裂是造成組件功率衰減的主要因素之一。太陽(yáng)電池片隱裂是指肉眼在正常條件下無(wú)法識(shí)別的電池片內(nèi)部細(xì)小的裂紋，該裂紋會(huì)加速電池片功率衰減，從而影響組件壽命。隱裂通?？赏ㄟ^(guò)電致發(fā)光（EL）對(duì)太陽(yáng)電池片和光伏組件進(jìn)行內(nèi)部缺陷檢測(cè)，從而提前更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量。本文就光伏組件從生產(chǎn)到安裝過(guò)程中太陽(yáng)電池片隱裂產(chǎn)生的環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

1　材料影響

1.1太陽(yáng)電池片

太陽(yáng)電池片是由硅棒生長(zhǎng)、切割、印刷、燒結(jié)等一系列工序生產(chǎn)而成。若硅材料純度不夠，過(guò)量的氧、碳沉淀雜質(zhì)會(huì)引起硅電池片層錯(cuò)、位錯(cuò)、翹曲等缺陷，從而使機(jī)械強(qiáng)度下降；硅棒被金屬切割線和切割砂漿切割成160～180 μm厚的硅片，切割中會(huì)使硅片形成納米級(jí)的裂紋［1］。在印刷、測(cè)試、分選等環(huán)節(jié)生產(chǎn)時(shí)，電池片不僅多次受到設(shè)備的傳送、翻轉(zhuǎn)、檢測(cè)，還受到金屬電極與硅材料在高溫下不同溫度系數(shù)導(dǎo)致的不同步收縮。期間，相對(duì)較小的力都會(huì)使切割硅片時(shí)存在的裂紋擴(kuò)大或產(chǎn)生新的裂紋，由于這些裂紋過(guò)于細(xì)小，生產(chǎn)線上難以將此類電池片完全挑出，從而致使太陽(yáng)電池片在用于生產(chǎn)光伏組件前就已存在隱裂的隱患。

1.2涂錫焊帶

多數(shù)光伏組件的隱裂都集中在涂錫焊帶的起焊點(diǎn)和主柵線周?chē)?。焊帶的長(zhǎng)短、材質(zhì)的軟硬、表面鍍錫層的厚度對(duì)隱裂的產(chǎn)生都有較大的影響。在保證電流足夠輸出的情況下，焊帶裁切盡量短，起焊點(diǎn)和收焊點(diǎn)就越遠(yuǎn)離電池片邊緣，邊緣受焊接應(yīng)力就越??；焊帶表面錫涂層越厚，越易于焊接，但也易造成收焊點(diǎn)形成堆錫、球錫、錫渣等。層壓時(shí)，在層壓壓力的作用下，會(huì)在電池片的收焊點(diǎn)形成應(yīng)力集中，導(dǎo)致產(chǎn)生隱裂甚至裂紋。涂錫焊帶的基材是銅帶，若銅帶的硬度和厚度過(guò)硬過(guò)厚，也會(huì)增大電池片焊接各工序的隱裂比例。

1.3鋼化玻璃

光伏組件用鋼化玻璃常規(guī)厚度為3.2±0.2mm，但若使用在1956 mm×992 mm等較大面積的光伏組件上時(shí)，該厚度的鋼化玻璃會(huì)因缺乏足夠的抗彎強(qiáng)度，使組件在重力作用時(shí)，玻璃中間位置出現(xiàn)較大的彎曲下沉，導(dǎo)致電池片隨著玻璃的彎曲而彎曲，從而間接產(chǎn)生隱裂；并且員工在抬未裝鋁合金框的大面積組件時(shí)，由于組件中間彎曲幅度過(guò)大，組件很容易產(chǎn)生上、下彈性顛動(dòng)，從而加重隱裂的數(shù)量和程度。在生產(chǎn)大面積組件時(shí)，采用4.0 mm厚的鋼化玻璃能有效降低組件彎曲導(dǎo)致的隱裂概率。

2　工藝分析

1）保持焊接臺(tái)干凈，避免錫渣被墊在電池片的下面，避免按壓電池片。電池片的手工焊接應(yīng)遵循輕、穩(wěn)、平原則，要求一次焊接成功，避免虛焊、過(guò)焊，尤其要注意在起焊點(diǎn)和收焊點(diǎn)避免有多次來(lái)回重復(fù)推焊。

2）疊層時(shí)，將電池片從串焊模板轉(zhuǎn)移至疊層臺(tái)時(shí)，應(yīng)使用吸盤(pán)工裝，輕吸輕放。不能用手直接提電池串兩端焊帶進(jìn)行轉(zhuǎn)移，也不能將電池串直接從串焊模板上側(cè)滑倒入疊層臺(tái)，這樣會(huì)將串焊模板上的錫渣等雜質(zhì)也一并倒入，導(dǎo)致層壓時(shí)雜質(zhì)頂裂電池片。

3）組件使用裝框機(jī)對(duì)鋁合金邊框進(jìn)行裝框?qū)樱绻b框后邊緣有起翹、錯(cuò)位等情況，不允許用錘子直接進(jìn)行敲擊調(diào)整，錘子的沖擊力足以對(duì)組件產(chǎn)生更多、更嚴(yán)重的隱裂。

4） 周轉(zhuǎn)組件的木托盤(pán)表面不能有釘頭外露情況，以免壓在最底部與釘頭直接接觸的組件在重力長(zhǎng)時(shí)間、大壓力的作用下，因組件表面受力不均而出現(xiàn)內(nèi)部電池片受損。同時(shí)，與木托盤(pán)配合使用的液壓車(chē)的長(zhǎng)度一定要長(zhǎng)于木托盤(pán)。如果液壓車(chē)長(zhǎng)度不夠且木托盤(pán)板面強(qiáng)度較差，整托組件在液壓車(chē)上升的過(guò)程中，液壓車(chē)頭部與托盤(pán)的接觸點(diǎn)是主要接觸受力點(diǎn)，這將導(dǎo)致該托組件的最后一塊組件在液壓車(chē)頭部對(duì)應(yīng)的位置有粉碎性的隱裂。

3　工程安裝

即使工廠在生產(chǎn)時(shí)對(duì)材料和工藝做了種種質(zhì)量控制，但出廠后的工程安裝若采用一些非正規(guī)或?qū)夥M件易碎易裂特性不了解的工程隊(duì)，在最后關(guān)鍵的工程安裝上往往存在著野蠻安裝。如卸貨時(shí)直接在沙石地上拖行；屋頂安裝時(shí)直接腳踩在組件表面；安裝位置和角度有偏差時(shí)直接用錘子敲擊進(jìn)行校正。以上種種野蠻操作，對(duì)光伏組件內(nèi)部的太陽(yáng)電池片隱裂造成的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工廠的可控風(fēng)險(xiǎn)。

4　結(jié)論

光伏組件的功率衰減問(wèn)題是目前影響太陽(yáng)能發(fā)展的一個(gè)較大的弊病，電池片隱裂作為衰減的主要原因，對(duì)它的研究分析具有一定的實(shí)際意義。在生產(chǎn)和工程安裝方面，通過(guò)隱裂易產(chǎn)生的途徑進(jìn)行有針對(duì)性的質(zhì)量控制，可使光伏組件的隱裂得到明顯的改善。

［1］趙黎. 保持太陽(yáng)電池穩(wěn)定可靠的焊接品質(zhì)［J］. 太陽(yáng)能，2010，（11）: 22-26.

2015-08-11

林賡（1983—），男，本科、助理工程師，主要從事光伏組件和燈具的質(zhì)量管理方面的研究。c3659@126.com