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什么样的光伏组件无隐裂?双波、IBC、MWT...

日期:2017-12-28    来源:世纪新能源网  作者:孙凌伟

国际太阳能光伏网

2017
12/28
17:55
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关键词: 光伏电池片 光伏电站 双玻组件 晶体硅组件 光伏电池组件 太阳能电池

  “组件隐裂是个见仁见智的问题,因为没有统一标准,所以每个技术人员都有自己不同的理解和见解,只要涉及到这个话题,即使写得再全面,也会有人提出异议。” 某权威检测机构的资深业内人士表示,隐裂的产生贯穿全过程,产生的原因也有很多种,具体哪个环节出现问题,也困扰着很多生产厂家。“作为检测方来说,目前我们还没有发现没有隐裂的组件,双玻也一样。”
 
  硅片受力不均产生隐裂 背接触技术降低隐裂几率
 
  晶硅光伏组件中的电池片为什么会产生隐裂呢?某组件厂资深业内人士表示,当硅片受力不均匀时,就会在硅片中产生应力。随着受力不均匀的增加,硅片中的应力也会相应增大,当应力增大到一定程度时,硅片内部结构承受不住所产生的应力,隐裂就出现了。晶体硅组件中电池受力不均匀的原因可以是多方面的,包括电池及组件的结构设计本身和实施过程(生产过程、运输、安装、运维及使用环境等)。
 
  首先,在结构设计方面,电池组件在封装时,电池片之间的联接有不同的方式,如采用焊带或不采用焊带。如果采用焊带,350度左右的高温焊接使电池片与焊带焊接在一起,但因焊带与硅片的热膨胀系数不一样,焊接结束且电池片温度恢复到常温后,电池片上对应焊接区域的部分就会存在应力。同时,因焊带需要从一片电池的正面穿到下一片电池片的背面,在电池片边沿与焊带交接的区域会因受力不均匀而产生应力。这些应力在实施过程中会加重,而增大成为隐裂甚至裂纹的风险,这是焊带联结所固有风险。如果不采用焊带联接的方式(如导电胶、背接触等),结构设计本身可以避免应力及隐裂,但如在实施过程中,如果不严格按照规范要求,也有可能产生应力及隐裂,只是其产生隐裂的几率会大大降低。
 
  “另外,如果采用焊带,同样的结构、同样的实施过程的情况下,双玻组件比常规单玻组件出现隐裂的几率会更高。为什么呢?因为常规单玻组件中,焊带和硅片联合体所受到的挤压力比在同样情况下双玻组件中所受的挤压力要小。”
 
  从生产到安装 组件隐裂很难完全避免
 
  “对于晶体硅光伏组件,隐裂主要有三个来源,就本身发生的环节来说,组件是由电池片、焊带、封装材料、玻璃等很多原材料组合在一起的,如果电池片原材料本身就有一些损伤或者隐裂的话,那么一定会带进去组件;第二个来源,原材料没问题,在组件加工过程中产生的隐裂,一个是高温焊接的过程,一个是层压以及后期的组框、搬运、清洗和包装等过程;第三个来源,运输、安装和运维过程中产生的隐裂,比如运输包装不到位,车厢震动、颠簸以及安装过程中野蛮施工、不规范运维等,比如站在组件上施工或清洗等等。”
 
  日托光伏路忠林博士表示,硅片及加工后的电池片是脆性材料,只要受到挤压或者受力不均,很容易产生隐裂,可以通过EL全检、PL全检等,把这部分隐裂筛选出来;后续的组件加工过程中,因为涉及到高温焊接,而焊带是较硬的刚性材料碰到硅这种脆性材料,很难保证不产生隐裂,如果不用高温焊带焊接改用柔性材料,技术和成本上依然挑战比较大,目前能做到的很少,只有导电胶带和MWT线路板技术等;层压、组框、清洗以及搬运等过程,要么用全自动化,要么加强管控,可以有效减少损失隐裂;在运输和安装过程中,隐裂的产生和震动、载荷等有关,在这个过程中,双玻就有优势啦,在双面玻璃的保护下,即使是刮风、下雨以及大雪时候,组件的形变量也会比较小,相对抗隐裂就会好一些。
 
  双玻组件电池片位于零应力层 抗隐裂性相对较好
 
  对于双玻组件的抗隐裂性,鉴衡认证光伏事业部组件部部长陈晓达认为,由于上下两面都是玻璃的结构,双玻组件受到外力时传递到电池片正反表面的力相对均匀。因此,在特定情况下,双玻组件较常规铝边框光伏组件不易产生隐裂。
 
  “从结构力学上来讲,最中间那层结构叫零应力层,在物件运动过程是不受力的。单玻组件前面是3.2mm玻璃,背板是0.3毫米的厚度,电池片偏离中心,在运动过程不可避免的电池片会受到应力作用,这也是常规背板组件产生隐裂的原因之一。而双玻组件就像一个夹心面包,前后两层玻璃是一样厚度2.5+2.5mm,电池片处于中间层,所以电池片在以后的所有运输、安装和使用过程基本不会受力的,所以不会产生电池片隐裂。”
 
  天合光能组件产品开发和应用技术总监徐建美表示,双玻组件的抗隐裂性能是经过验证的:首先,在产线实际生产过程中,双玻组件的隐裂不良率几乎是零;其次,在做机械载荷的时候,天合4年多对双玻做了几百次测试,可以发现,双玻组件只要不破裂,电池片就不会有隐裂;第三,在实际应用过程中,不管是有人踩踏,还是撞击,只要组件不破,在安装过程是不会产生隐裂的,所以双玻组件几乎百分之百不会有隐裂。信义光能的项目运维经理夏鑫在2017年10月17日的“2017第三届"双玻+前沿技术"创新设计应用峰会”上的报告中曾经提到:他们从实际运行一年以上的电站,拆下来403pcs单玻组件和236pcs双玻组件,发现单玻组件几乎全部有不同程度的隐裂,其中符合出厂隐裂标准的有25.3%,有不同程度贯穿性隐裂的有65.5%,还有9.2%的组件有大面积严重隐裂或者碎片,隐裂电池片数目在一半以上。但是双玻组件236片,只有12片5%的组件有非常轻微的完全符合出厂标准的隐裂,其他95%的组件完全没有隐裂。”
 
  隐裂如果不影响电流收集 对发电量以及稳定性影响不大
 
  “隐裂如果不影响电流的收集,对发电量以及稳定性的影响是不大的,比如把一整片电池片从中间一划两道,刚好平分的话,对发电量影响是不大的,或者几乎没有影响,就像现在的半片技术一样。如果在边上或者角上有隐裂的话,这部分的电流就收集不到,对发电的稳定性就会有影响。还有炸裂式的隐裂,组件会形成很多小碎片,这样的组件就失效了。”
 
  尽管组件隐裂无法避免,但对于发电量的影响有大有小,路忠林博士表示,如果单个电池片失效面积超过1/8的时候,就很危险了。“超过1/8的时候,不但这块电池片自己不发电,还会成为其它电池片的负载,就像手电筒的电池,如果有一节坏电池、三节好电池组合在一起,会影响整个手电筒的亮度。更为严重的是,这片失效的电池片,还会引得其它电池片为它加热,导致热量过大引起热斑,使整个组件失效甚至烧毁。”
 
  “现在还没有谁能定论说双玻组件没有隐裂,双玻的隐裂相对会小是有可能的,但隐裂产生的环节很多,说一定不会产生有些太绝对。”对于组件隐裂的影响,广州爱启提测试仪器有限公司、HT测试仪器中国区总经理曾龙祥表示,“尽管大部份组件都有隐裂,但隐裂的影响或许有些夸大,在我们实际的现场测试中,有些真的对功率影响很小。所以我认为,在电站测试与运维检测当中,只要对发电功率影响不大,就应该让组件发挥其发电功能,只有对组件发电功率影响大了的隐裂(或者其它因素)才需要及时处理。”
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