光伏组件按电池技术种类可分为晶体硅电池技术,薄膜电池技术。其中晶体硅电池技术主要包括多晶硅和单晶硅技术,而薄膜电池技术包含硅薄膜、碲化镉、铜铟镓硒、异质结HIT、有机材料等电池技术。光伏组件的结构,以市场占有率超过80%的晶体硅电池技术举例,包括上盖板、封装材料、电池、边框、背板、接线盒、连接器、电缆和相应的密封和灌封材料。目前,主流的上盖板材料为玻璃,主流的封装材料为EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛树脂)等,主流的背板材料为TPT,TPE和PET等。
近几年,随着光伏组件应用规模越来越大,事故率也逐年增高。德国FraunhoferISE 2012年对成品组件的28种失效方式,在欧洲范围内征集了36家权威机构的意见。从失效问题的严重性、失效发生的频率和失效被检测出的容易程度,综合评价了28种失效方式,并依照综合评价后的风险优先级进行了排序。其中,排名前十的(风险系数最高的)失效问题依次为:碎片(隐裂)、焊接连接性失效、电池片衰减、接线盒材料和线缆绝缘失效、热斑、封装材料(EVA)的脱层、电位诱发衰减效应(PID)、互联失效(焊接)、背板的机械性能失效、旁路二极管失效。这些问题对组件影响如下表所示,其中对于热斑和PID问题将在以后文章中进行重点分析。
常见问题 | 主要影响 |
隐裂 | 隐裂会影响组件功率衰减,震动或其他长期应力因素使隐裂可能演变为裂片,导致热斑等现象,直接影响组件性能 |
EVA脱层 | 脱层面积较小时主要是出现局部透光率下降,会随着组件的使用逐渐扩大。当脱层面积较大时直接导致组件失效报废 |
接线盒、线缆绝缘失效 | 可引起组件接线盒起火,造成组件报废,严重可能引起火灾;组件功率失效或出现漏电连电危险事故 |
虚焊、过焊 | 虚焊在短时间出现焊带与电池片脱层,影响组件功率衰减或失效;过焊导致电池片内部电极被损坏,直接影响组件功率衰减降低组件寿命或造成报废 |
焊带偏移或焊接后翘曲 | 偏移会导致焊带与电池面积接触减少,出现脱层或影响功率衰减;焊接后弯曲造成电池片碎片 |
热斑 | 焊带焊点融化并毁坏栅线,导致组件功率衰减失效或者直接导组件烧毁报废 |
旁路二极管失效 | 旁路二极管节温过低会导致周围电路连接卡具的热变形,其失效会导致断路处出现局部拉弧隐患,烧毁接线盒,甚至组件 |
PID | 由高系统电压引起的严重PID效应(一般伴随高温高湿环境)会导致组件功率出现不同程度的衰减,严重时衰减量大于50% |
背板的机械性能失效 | 背板耐久性变差,或与EVA的匹配性问题会导致背板鼓包、破裂,从而使组件失去保护 |
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