晶體硅光伏組件DH測(cè)試研究

別紅玲+洪佳麟+劉偉+劉海平

摘 要：本文依照IEC61215的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行DH測(cè)試及DH加嚴(yán)測(cè)試來(lái)評(píng)定組件的耐候能力，同時(shí)根據(jù)加速壽命推算組件的理論壽命周期。實(shí)驗(yàn)表明在層壓工藝及原輔材料相同的條件下改變使用不同型號(hào)封裝材料即EVA，組件功率衰減會(huì)出現(xiàn)差異性，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明材料間的搭配也是決定可靠性是否通過(guò)的主要原因。

關(guān)鍵詞：DH恒溫恒濕測(cè)試；功率衰減；EL電致發(fā)光檢測(cè)；EVA封裝膠膜；原材料

中圖分類(lèi)號(hào)： TM914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）14-166-2

0 引言

隨著太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展及市場(chǎng)日漸成熟，光伏組件需要長(zhǎng)期暴露在戶(hù)外自然環(huán)境之下，紫外光、水汽、鹽霧、風(fēng)沙、高低溫、化學(xué)物質(zhì)等外部環(huán)境因素都會(huì)使組件的長(zhǎng)期可靠性受到影響，尤其在一些極端惡劣的自然環(huán)境下，需要在保證綜合性能良好的前提下，需使用具有部分性能更為優(yōu)越的特殊功能材料，才能更好的保障光伏組件的長(zhǎng)期可靠性。而電站運(yùn)營(yíng)中發(fā)現(xiàn)的越來(lái)越多的組件可靠性、衰降問(wèn)題給組件制造商、投資者等帶來(lái)了極大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，在組件壽命周期的二十多年中，如何更好的考量組件的可靠性、壽命行業(yè)最熱門(mén)研究話(huà)題。

本文經(jīng)過(guò) 3個(gè)方案的測(cè)試及理論推導(dǎo)，來(lái)證明產(chǎn)品的可靠性、耐候性。

1 組件可靠性失效率統(tǒng)計(jì)

由圖中可以看出熱斑測(cè)試、濕凍測(cè)試、濕熱測(cè)試、高低溫測(cè)試這四種測(cè)試失效率最高的。 熱斑效應(yīng)就是當(dāng)一個(gè)組件的一個(gè)或一組電池被遮光或損壞，組件的工作電流超過(guò)了該電池減少了的短路電流時(shí)，熱斑加熱就會(huì)發(fā)生。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，該被影響和電池或電池組被迫處于反向偏置而且必定消耗功率，從而引起過(guò)熱發(fā)生。出現(xiàn)熱斑效應(yīng)主要表現(xiàn)在焊點(diǎn)熔化或封裝材料老化，電池裂紋或不匹配，內(nèi)部連接失效，局部被遮光或弄臟均會(huì)引起這種缺陷。而濕凍、濕熱、高低溫這些都是溫度和濕度變化，來(lái)考驗(yàn)組件的承受能力。濕熱 DH就是反應(yīng)問(wèn)題序列之一，下面根據(jù)公司設(shè)備能力情況，下面針對(duì)濕熱展開(kāi)測(cè)試。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 在層壓工藝及除EVA外其他原輔材料相同的情況下制備組件

在層壓工藝及除EVA外其他原輔材料相同的情況下，制備4件組件，EVA分別是是A、B、C、D四個(gè)型號(hào)，每個(gè)型號(hào)1件，（交聯(lián)度均符合要求）。在經(jīng)過(guò)溫度：85℃；濕度 85%，測(cè)試分步進(jìn)行，現(xiàn)進(jìn)行1000小時(shí)的測(cè)試之后測(cè)試功率及EL，之后再進(jìn)行第二個(gè)1000小時(shí)測(cè)試，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的測(cè)試得出如下數(shù)據(jù)：

由圖2圖表信息來(lái)看DH2000后四塊組件分別出現(xiàn)了 1.84%、4.85%、0.64%、42.19%的衰減，出現(xiàn)衰減較大組件是“0004D”。

由圖3可以看出，“0004D”這塊組件 EL 主要表現(xiàn)在沿著電極上出現(xiàn)大面積失效。

2.2 制作多晶組件

針對(duì)2.1里面 DH2000 后出現(xiàn)功率衰減較多的“0004D”這塊組件使用的 EVA，用此款EVA 與2.1里面不同型號(hào)的背板，再次制作2塊多晶組件，進(jìn)行如2.1相同測(cè)試。再次經(jīng)過(guò)3個(gè)月后測(cè)試數(shù)據(jù)如下：

由圖4可以看出，“D-EVA”與背板Ⅱ匹配的組件DH2000 功率無(wú)下降，并出現(xiàn)功率小幅度上升，且相同情況下制作的 2 塊功率變化表現(xiàn)趨勢(shì)是一致的。抽取其中一塊組件進(jìn)行EL測(cè)試由圖5可以看出組件前后EL無(wú)明顯變化。

2.3 結(jié)合2.1及2.2的實(shí)驗(yàn)再次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

選用“D-EVA”為封裝膠膜， 抽取市場(chǎng)常見(jiàn)的 9款背板，分別與“D-EVA”進(jìn)行搭配制成小樣，確保層壓工藝及交聯(lián)度均符合要求的情況下，分別測(cè)試EVA與背板剝離強(qiáng)度，之后將所有的小樣進(jìn)行DH1000 測(cè)試，待測(cè)試結(jié)束后再次進(jìn)行EVA與背板的剝離強(qiáng)度。數(shù)據(jù)如圖6：

由圖6中可以看出1號(hào)在DH測(cè)試前后數(shù)值都呈現(xiàn)最高，7號(hào)在DH測(cè)試前后數(shù)值都呈現(xiàn)最低3號(hào)、5號(hào)、9號(hào)三組數(shù)值表現(xiàn)相同趨勢(shì)。

由圖7中來(lái)看，數(shù)據(jù)可分3個(gè)類(lèi)型，衰減大于60%的2號(hào)、6號(hào)、7號(hào)，衰減小于20%的3號(hào)、5號(hào)、8號(hào)、9號(hào)，居于中間的1號(hào)、4號(hào)。

結(jié)合圖6及圖7，可以得出1號(hào)雖然DH測(cè)試前后的數(shù)值呈現(xiàn)最高水平，但是在衰減來(lái)看卻不是最優(yōu)的。2號(hào)、6號(hào)在DH測(cè)試前后數(shù)值呈現(xiàn)較高水平，但在衰減來(lái)看卻表現(xiàn)極差的。整體來(lái)看較穩(wěn)定的搭配組合是8號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、9號(hào)，最差的是7號(hào)。在選擇材料搭配的時(shí)候也是選擇穩(wěn)定的。

3 實(shí)驗(yàn)分析

在2.1的實(shí)驗(yàn)中針對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重衰減的“0004”這塊組件再次測(cè)試，沿著EL出現(xiàn)失效的部位進(jìn)行剝離測(cè)試，發(fā)現(xiàn)此處幾乎無(wú)強(qiáng)度，同時(shí)進(jìn)行交聯(lián)度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)交聯(lián)度與初始相比也下降了較多。那么出現(xiàn)嚴(yán)重衰減的這塊組件可以理解為由于粘結(jié)力下降，導(dǎo)致大量水汽不斷進(jìn)入組件內(nèi)部，這時(shí)EVA本身抗水解差抵抗不了DH2000的測(cè)試，那么整個(gè)體系就失去平衡。沿著主柵（最高的位置）開(kāi)始蔓延破壞，破壞主柵焊接涂錫帶，增加了這塊的高度，那么，這部分EVA包裹的就會(huì)相比其他部位少，這部分也就會(huì)先呈現(xiàn)出來(lái)。

那么在2.2中通過(guò)DH2000測(cè)試后功率及EL仍表現(xiàn)較優(yōu)狀態(tài)的組件，功率反而有上升，經(jīng)分析可得出以下幾點(diǎn)，組件內(nèi)部材料間的結(jié)合較好，完全抵抗水汽的侵蝕，同時(shí)玻璃及電池片表面存在很多毛細(xì)孔等，在層壓時(shí)與EVA不能充分接觸，在DH測(cè)試過(guò)程中逐漸達(dá)到完全接觸，有利于提高透光率；還有EVA在DH測(cè)試過(guò)程中抗紫外劑等添加劑分解，有利于透光率增高；鋼化玻璃在DH測(cè)試后表面脫鈉，形成類(lèi)增透膜層，使透光率提高。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以看出組件可以接受長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境變化，就算極端惡劣的自然環(huán)境，也可以保障光伏組件的可靠性。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明在層壓工藝及原輔材料相同的條件下去改變其中一個(gè)材料如EVA，經(jīng)加嚴(yán)測(cè)試后組件功率衰減會(huì)出現(xiàn)明顯的差異性。

實(shí)驗(yàn)表明材料間的搭配是決定可靠性是否通過(guò)的主要原因。材料間搭配初始力學(xué)表現(xiàn)的最高也不可以單一的判斷它就是最好的，經(jīng)過(guò)老化測(cè)試后材料的穩(wěn)定才是最為重要的。

參 考 文 獻(xiàn)

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