太陽(yáng)能光伏組件隱裂的影響及控制措施研究

劉璐

摘 要：有效控制光伏組件的隱裂問題，有助于保持太陽(yáng)能系統(tǒng)的良好運(yùn)作狀態(tài)。基于此，本文從太陽(yáng)能光伏組件隱裂的影響展開論述，詳細(xì)論述了生產(chǎn)隱裂控制措施、存儲(chǔ)運(yùn)輸隱裂控制措施、安裝施工隱裂控制措施，對(duì)太陽(yáng)能光伏組件隱裂預(yù)防工作進(jìn)行了深入分析，希望能夠?yàn)樘?yáng)能技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：光伏組件;隱裂控制;光伏材料

引言：為了控制成本，太陽(yáng)能技術(shù)配套光伏組件逐步向輕薄化發(fā)展，但這一發(fā)展趨勢(shì)，讓組件的抗機(jī)械破壞能力日漸薄弱，導(dǎo)致隱裂缺陷成為了一種常見缺陷，而此缺陷難以被識(shí)別，很容易對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的運(yùn)行造成長(zhǎng)期影響，因此，需積極探討防控此缺陷的方法，以改善光伏組件的使用性能，增強(qiáng)太陽(yáng)能技術(shù)應(yīng)用效果。

1太陽(yáng)能光伏組件隱裂的影響

1.1生產(chǎn)隱裂的影響

在隱裂缺陷中，一部分缺陷問題是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，目前，光伏組件的厚度已經(jīng)從300μm以上，下降到了120μm，如圖1，這使得其受外界作用力的影響更加嚴(yán)重。在此背景下，高應(yīng)力的生產(chǎn)工藝如焊接、燒結(jié)等，雖然不一定會(huì)直接造成隱裂，但其產(chǎn)生的應(yīng)力很可能會(huì)傳播裂紋，導(dǎo)致組件性能下降。而這種組件若被應(yīng)用到太陽(yáng)能系統(tǒng)中，即使會(huì)在試運(yùn)行過程中被發(fā)現(xiàn)，但依然會(huì)給太陽(yáng)能系統(tǒng)建設(shè)增添額外的檢修、返工成本，同時(shí)，也會(huì)拖慢太陽(yáng)能系統(tǒng)完工速度，由此形成了對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)施工的影響。此外，由于生產(chǎn)過程中所造成的隱裂缺陷尚未受其他外因、運(yùn)行因素的影響而擴(kuò)大，因此，有可能在試運(yùn)行階段也未被發(fā)現(xiàn)，而經(jīng)過后期的加劇后，該缺陷則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)引發(fā)故障，增加后續(xù)運(yùn)維工作量，以及運(yùn)維成本。

1.2存儲(chǔ)運(yùn)輸隱裂的影響

除了生產(chǎn)操作應(yīng)力以外，運(yùn)輸存儲(chǔ)也會(huì)造成組件的隱裂問題。在存儲(chǔ)期間，組件碰撞、外力作用等因素，均有可能造成隱裂缺陷的形成。此時(shí)所產(chǎn)生的隱裂，相較于生產(chǎn)階段出現(xiàn)的隱裂，通常呈網(wǎng)狀。而在網(wǎng)狀隱裂的覆蓋區(qū)域內(nèi)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)平行于主柵線、垂直于細(xì)柵線的裂紋，此類裂紋會(huì)阻礙細(xì)柵線收納電流，造成部分組件或組件整體失效，影響后續(xù)的太陽(yáng)能工程施工。就目前來看，超過50%以上的太陽(yáng)能電池失效問題，均源于網(wǎng)狀隱裂等綜合性隱裂缺陷，因此，存儲(chǔ)運(yùn)輸隱裂會(huì)對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)的建設(shè)造成較大的影響。此外，隱裂問題會(huì)可能會(huì)造成組件在未使用前就直接報(bào)廢，為生產(chǎn)廠家造成經(jīng)濟(jì)損失，不利于太陽(yáng)能領(lǐng)域的良性發(fā)展。

1.3安裝施工隱裂的影響

在太陽(yáng)能工程建設(shè)中，組件安裝施工不規(guī)范，也會(huì)導(dǎo)致組件內(nèi)部形成隱裂缺陷，影響工程完工效果。一般來說，這種施工不規(guī)范主要體現(xiàn)在，清理施工時(shí)踩踏組件、在組件上涂刷膠黏劑、在惡劣天氣情況下安裝組件等。如果此種隱裂能夠在試運(yùn)行時(shí)被發(fā)現(xiàn)，那么其所帶來的影響通常僅限于返工層面，但若沒能被發(fā)現(xiàn)，則可能會(huì)造成后續(xù)維修頻繁，形成持續(xù)性的影響，嚴(yán)重時(shí)缺陷還會(huì)擴(kuò)大，直接導(dǎo)致開路性破損、熱斑效應(yīng)等，縮短光伏設(shè)施的使用壽命。

2太陽(yáng)能光伏組件隱裂的控制措施

2.1生產(chǎn)隱裂控制措施

2.1.1合理設(shè)置工藝參數(shù)

在生產(chǎn)過程中，隱裂的出現(xiàn)主要原因在于高應(yīng)力工藝所帶來的應(yīng)力傳播問題，因此，可以將生產(chǎn)工藝改善作為隱裂控制工作的切入點(diǎn)，以降低此階段組件隱裂問題的發(fā)生幾率。通常來說，高應(yīng)力工藝中應(yīng)力傳播情況通常受工藝參數(shù)、工藝設(shè)備影響，所以可以通過調(diào)整工藝參數(shù)、優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)作，來達(dá)到控制隱裂的目的。其中，在工藝參數(shù)方面，可以考慮運(yùn)用公式，、等，p均布?jí)毫?、M彎矩、w為外力下的橫向撓度、h為厚度、a為直徑，對(duì)現(xiàn)有工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算校核，以確保工藝參數(shù)值與厚度匹配，由此控制應(yīng)力傳播造成的隱裂缺陷，同時(shí)，還要遵循現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范，提高工藝參數(shù)設(shè)定的準(zhǔn)確性。此外，就目前來看，抽真空壓力過大、焊接溫度過高是在生產(chǎn)階段引發(fā)隱裂隱患的主要原因，因此，還要重點(diǎn)關(guān)注壓力參數(shù)、溫度參數(shù)的設(shè)定，以深入優(yōu)化隱裂防控效果。

2.1.2有效控制設(shè)備因素

在生產(chǎn)過程中，除了工藝參數(shù)以外，設(shè)備性能也是影響組件生產(chǎn)效果的主要因素，因此，也要注意做好設(shè)備的檢查、運(yùn)維和調(diào)試，使其能夠達(dá)到既定的操作精度，以降低隱裂出現(xiàn)的幾率。在此過程中，應(yīng)當(dāng)定期對(duì)設(shè)備內(nèi)部部件進(jìn)行檢查，并結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行規(guī)律、使用現(xiàn)狀，總結(jié)出其容易存在的運(yùn)行故障、問題，然后提前制定解決措施，保持設(shè)備的良好運(yùn)行狀態(tài)，控制隱裂風(fēng)險(xiǎn)。此外，還要制定一個(gè)詳細(xì)的設(shè)備檢修維護(hù)工作細(xì)則，指導(dǎo)工作者準(zhǔn)確、及時(shí)完成運(yùn)維工作，增強(qiáng)隱裂缺陷的設(shè)備因素控制效果。還可以考慮制定配套制度，并完善監(jiān)督檢查程序，提高設(shè)備檢修工作力度，規(guī)避設(shè)備因素引發(fā)的隱裂風(fēng)險(xiǎn)。但也要注意，做好檢修維護(hù)記錄，并根據(jù)記錄評(píng)估設(shè)備的性能狀態(tài)，如果設(shè)備性能已經(jīng)無法恢復(fù)到需求水平，則應(yīng)立即予以更換，增強(qiáng)設(shè)備因素控制效果。

2.2存儲(chǔ)運(yùn)輸隱裂控制措施

2.2.1存儲(chǔ)隱裂控制措施

在組件存儲(chǔ)中，雨水浸入、箱體之間相互擠壓、搬運(yùn)碰撞等因素均會(huì)使存儲(chǔ)用箱體出現(xiàn)變形的情況，導(dǎo)致箱體內(nèi)部組件的活動(dòng)空間變大，讓組件在晃動(dòng)過程中，碰撞到箱體內(nèi)壁，最終形成隱裂?；诖耍诖鎯?chǔ)過程中，需要通過做好防撞、防水措施，并合理安排箱體存放位置，以預(yù)防箱體變形，遏制隱裂缺陷的形成。為此，需考慮組件的具體安裝地址，來選擇存儲(chǔ)庫(kù)房，減少中轉(zhuǎn)搬運(yùn)次數(shù)，待組件運(yùn)抵存儲(chǔ)位置后，工作者還應(yīng)當(dāng)根據(jù)批次，以及提貨日期，合理設(shè)計(jì)庫(kù)房?jī)?nèi)箱體存放位置與出入口之間的距離，縮短搬運(yùn)距離，降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，也要盡量避免將多個(gè)箱體摞在一起，防止箱體擠壓變形。在此過程中，還要為倉(cāng)庫(kù)設(shè)置防水設(shè)施，如除濕器等，并及時(shí)修繕漏雨的位置，消除雨水浸入引發(fā)的隱裂問題。此外，應(yīng)當(dāng)注意，做好在箱體外部設(shè)置海綿、橡膠材質(zhì)的防撞保護(hù)結(jié)構(gòu)，降低意外碰撞造成的損傷，控制隱裂問題。

2.2.2運(yùn)輸隱裂控制措施

在運(yùn)輸過程中，引起隱裂缺陷的主要原因則集中在托盤變形的問題上。托盤變形會(huì)讓組件表面產(chǎn)生受力，由此形成隱裂。一般來說，托盤變形問題通常是由暴力裝卸、運(yùn)輸期間車輛大幅度顛簸造成的。其中，暴力裝卸從本質(zhì)上來說，就是人的因素，需要借助有效的管理措施，來遏制暴力裝卸現(xiàn)象，由此規(guī)避隱裂風(fēng)險(xiǎn)。為此，可以指定相應(yīng)的制度條款，并引入獎(jiǎng)懲機(jī)制，引起工作者的重視，以逐步消除暴力裝卸現(xiàn)象。而在在途運(yùn)輸階段，則需注意做好運(yùn)輸準(zhǔn)備工作，并仔細(xì)進(jìn)行組件盛裝箱體的固定、綁扎，而且要待運(yùn)輸之前，認(rèn)真檢查固定、綁扎效果，確認(rèn)綁扎可靠后，再允許上路運(yùn)輸。此外，還要注意運(yùn)輸?shù)缆返囊?guī)劃，并盡量選擇路況良好的線路，控制路面平整度對(duì)車輛顛簸幅度的影響，以增強(qiáng)隱裂缺陷控制效果[1]。

2.3安裝施工隱裂控制措施

2.3.1加強(qiáng)施工監(jiān)督管理力度

不當(dāng)?shù)氖┕げ僮魇窃斐山M件隱裂缺陷的主要因素之一，施工方通過以施工操作規(guī)范性作為監(jiān)督管理工作切入點(diǎn)，可以有效控制隱裂問題，保證太陽(yáng)能工程的順利投入使用。在安裝施工控制中，需重點(diǎn)關(guān)注過程監(jiān)督，并采用巡檢、旁站等方式，進(jìn)行施工監(jiān)督，以及時(shí)糾正不當(dāng)?shù)氖┕げ僮?，阻止隱裂缺陷的形成。在此過程中，需要求施工人員做好操作記錄，作為檢查監(jiān)督的依據(jù)，幫助施工方發(fā)現(xiàn)潛在的操作問題，深入優(yōu)化隱裂控制效果。此外，還要注意做好事前控制，并嚴(yán)謹(jǐn)、仔細(xì)地檢查施工設(shè)計(jì)方案，以確認(rèn)無問題后，再將施工方案投入使用，由此提前對(duì)隱裂問題加以控制，提升太陽(yáng)能工程的建設(shè)水平[2]。

2.3.2做好施工人員培訓(xùn)

在組件安裝施工中，施工人員專業(yè)水平問題也是組件隱裂隱患的形成原因。為此，應(yīng)做好施工人員的培訓(xùn)工作，規(guī)范其施工操作，并讓其了解規(guī)避隱裂問題的重要性，由此幫助其正確樹立施工質(zhì)量意識(shí)，以預(yù)防組件隱裂。在培訓(xùn)中，為了更快、更準(zhǔn)確地使其掌握標(biāo)準(zhǔn)化操作技巧，可以考慮采用線上培訓(xùn)的方式，圍繞具體的安裝施工內(nèi)容，設(shè)計(jì)相應(yīng)的文本培訓(xùn)資料、視頻演示資料，然后用社交軟件發(fā)送給施工人員，并要求其在施工之前進(jìn)行演示，確認(rèn)其操作無問題后，再讓其開始施工操作。此外，為了鞏固施工人員對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)化流程的掌握，還要在開工之前，組織一個(gè)短時(shí)間的培訓(xùn)，用于強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)施工操作環(huán)節(jié)，以及隱裂規(guī)避方法，加深施工人員的印象，提高隱裂控制效果[3]。

結(jié)論：綜上所述，增強(qiáng)隱裂防控效果，可以降低組件運(yùn)維成本，推進(jìn)太陽(yáng)能技術(shù)的普及應(yīng)用。在隱裂控制中，借助有效的缺陷控制方案，可以提高光伏組件產(chǎn)品質(zhì)量、降低太陽(yáng)能系統(tǒng)故障幾率、減輕后續(xù)運(yùn)維工作量，從而獲得更好的太陽(yáng)能技術(shù)落實(shí)效果，優(yōu)化太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋新. 風(fēng)電及光伏項(xiàng)目度電成本影響因素及控制措施[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2021，29（12）：243-244.

[2]宋新. 風(fēng)電及光伏項(xiàng)目度電成本影響因素及控制措施[J]. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2021，29（12）：243-244.

[3]王娜，樊曉宇，左緒忠. 太陽(yáng)能電池組件及方陣的研究和設(shè)計(jì)[J]. 科技風(fēng)，2021，（10）：20-21.

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