光伏组件原理及常见质量问题

EVA
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
光伏组件中与上盖相对的组件背部的防护层，在户外环境下
保护太阳能电池组件不受外界条件影响。主要作用有：
防止水汽的的侵蚀;
阻隔氧气防止氧化; 对组件进行绝缘;
提高组件耐老化性、耐腐蚀性能;
可以反射阳光，提高组件转化效率; 增加组件红外发射率，可以降低组件的温度。
18
2.组件工艺过程及常见质量问题
湿热试验
确定组件承受长期湿气渗透的能力（无外观缺陷，Pmax衰减<5%，满足 绝缘要求）；
湿漏电流试验
评价组件在潮湿工作条件下的绝缘性能，验证雨、雾、露水或溶雪的湿气 不能进入组件内部电路的工作部分，如果湿气进入在该处可能会引起腐蚀、 漏电或安全事故（A<0.1m2，R≥400MΩ；A>0.1m2，R*A≥400MΩ•m2);
色差：电池分选未进行色差分选,影响组件外观，但不会对组件
质量产生明显影响。
2.组件工艺过程及常见质量问题
采用质量优良的原材料
组件各种封装原材料应有技术规范或技术标准 ，符合中华人民共和 国国家标准（GB），中华人民共和国电力行业标准（DL），中华人 民共和国电子行业标准（SJ）及相关的IEC标准。在国内标准与IEC标
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
背板的优劣直接决定组件的使用寿命，高品质背板材料的抗
紫外特性更好，可以更好保障组件的耐候性，提高组件的使 用寿命。 背板结构
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
背板结构
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
I=x V=y
1
I=x V=y
2 3
I=x V=y
I=z＜x V=y P=4zy＜4xy
4
I=z V=4y
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 太阳电池
太阳电池对组件质量的影响
电池混档表现：由于组件中电池片之间不匹配导致测试异常，曲
线出现“台阶”。EL也会出现亮度不同的现象。
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
PVF 特点
耐腐蚀
耐高低温
耐老化 强
抗紫外 防氧化
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
背板对组件质量的影响 导热性对组件效率的影响：背板材质具有导热性，可以将组
件产生的热量及时导出，从而保证组件的发电效率。
1℃
电池温度
开路电压
2.3mV
背板导热性影响 组件发电效率
组件原材料— 太阳电池
太阳电池对组件质量的影响
电池混档对组件质量的潜在危害
1.部分低效电池温度过高，容易形成热斑，损坏电池。 2.组件衰减加速，组件寿命下降。
发黑电池片 Tª= 68 º C 四周电池片 = 46-52 º C
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 太阳电池
太阳电池对组件质量的影响
温度系数测量
-
标称工作温度测量
标称工作温度是指在标准参考环境下，敞开式支架安装情况下，太阳 电池的平均平衡结温。在系统设计中，比较不同组件设计的性能时该 参数是一个很有价值的参数。 至少选用10个数据点，覆盖300W/m2以上辐照度范围，做（TJ-Tamb） 随辐照度变化的曲线，做回归分析拟合； 确定800W/m2时的（TJ-Tamb）值，加上20℃即为标称工作温度；
-
15
2.组件工艺过程及常见质量问题
NOCT下的电性能：
-
条件：标称工作温度，及800W/m2的辐照度，组件带载情况下的电性能 操作执行：可在测温度系数时同时执行
条件：温度25 ℃，辐照度1000W/m2，组件带载情况下的电性能 操作执行：太阳能模拟器 条件：温度25 ℃+/-2 ℃ ，辐照度200W/m2，组件带载情况下的电性能 操作执行：太阳能模拟器，只是光强度变化，光谱分布和1000W/m2下相同 目的：对组件经受室外条件的能力作初步评价并揭示组件在室内试验探查不 到的一些综合衰减因素（试验时间短且实验条件随环境在变化，所以本试验 仅被用作可能存在问题的提示） 试验执行：组件短接，共接受60kW/m2的辐照 评估标准：1）无严重目测缺陷；2）Pmax衰减<5%；3）满足绝缘试验 16
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件结构
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件结构
背板
EVA胶 膜
电池串 EVA胶 膜 玻璃
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件质量的影响因素
一
• 设计
• 生产 使用
原材 料
二
结构
三
设计 • 检验
• 包装运输 验证
工艺
四
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件设计— 可靠性测试
STC下的电性能：
低辐照度下的电性能：
室外暴晒：
-
2.组件工艺过程及常见质量问题
热斑耐久试验
确定组件承受热斑加热效应的能力；组件内某电池单元不匹配或裂纹、内 部连接失效、局部被遮光或弄脏使电池局部电压电流积增大，从而产生局 部温升，可能导致焊接融化或封装退化
紫外预处理试验
热循环和湿冻前，进行紫外线预测试以证明材料和连接能经受紫外衰减； 波长280nm ～400nm，5倍于对应标准光谱辐照度；
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 铝边框
铝边框结构
铝边框对组件质量的影响
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 太阳电池
太阳电池对组件质量的影响
电池混档：由于组件间电池采用串联，电池片如不经分档，会造
成组件间不匹配损失增大，从而造成封装损失增大，导致组件功 率损失。 组件发电遵循“木桶效应”，其输出 取决于电性能最小的电池片的电性能。
确定组件经受风、雪或覆冰等静态载荷的能力（无间歇断路现象，无严重 外观缺陷，Pmax衰减<5%，满足绝缘测试要求）； 验证组件经受冰雹撞击的能力（无间歇断路现象，无严重外观缺陷， Pmax衰减<5%，满足绝缘测试要求）； 评价旁路二极管的热设计及防止对组件有害的热斑效应能相对长期的可靠 性（目测无缺陷，Tj<T额定， Pmax衰减<5%，满足绝缘测试要求，二极管 仍能正常工作）； 19
太阳能发电的优势
– 太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦/秒； – 地球表面0.1%太阳能转为电能，转换效率5%，每年发电量可达 5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍； – 足以供给人类使用几十亿年。
1.光伏发电优势及原理
欧洲JRC的预测 (2000－2100)
自天然气起，以下为化石燃料 化石燃料生产峰值在2030-2040年之间
光伏发电原理及组件生产过程 中常见质量问题
目 录
1 光伏发电优势及原理
光伏(电池/组件)生产过程及常见质量问题
2
3
电站组件质量保障措施
1.光伏发电优势及原理
可开采65年左右
铀资源
可开采58年左右
天然气
可开采100年左右
煤资源
可开采40年左右
石油资源
人类未来的能源之路在何方？
1.光伏发电优势及原理
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— EVA
EVA对组件质量的影响—黄变
光 光 EVA变色
EVA
短路电流Isc 降低13%max； 转换效率eff降低19%max；
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— EVA
EVA对组件质量的影响— PID效应
三 种 不 同 材 料 组 件 PID 测 试 结 果
机械载荷试验
-
冰雹试验
-
旁路二极管热性能试验
-
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 钢化玻璃
为什么要用玻璃封装组件
1
透明
2
便宜
4
绝对的密 封 经久耐用、稳定性 好
3
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 钢化玻璃 玻璃能够增加组件转换效率
•优质的光伏用低铁玻璃能够增加透光率，从而增加组件电能输出。
性。
3.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
背板对组件质量的影响
背板黄变：组件在户外使用1—2年后PET背板和FEVE涂料背板颜色变
化明显，PVDF背板、KPE背板和BBF背板颜色也有变化，Tedlar和TPT 背板颜色相对更为稳定。
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 接线盒
•可以增加陷光性，增加光的吸收。
光伏玻璃透光率国标为≥91%， 目前不少企业采用高透玻璃， 其透光率达到 94.7%以上，该项 高透光玻璃在西北风沙气候是否能长期稳定 技术可有效增加光伏组件的输 出。
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— EVA
Hale Waihona Puke Baidu
光伏组件在表面钢化玻璃与背面背板的中间还有一层经过固
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
背板对组件质量的影响
背板层间粘合不合格可能导致背板分层，水汽、空气渗入组件，造
成组件电路短路或原材料被氧化，从而严重影响组件性能。
背板耐老化性不强，使用过程当中可能导致背板发黄、脆裂、破坏
绝缘性，从而影响组件性能。
背板的水汽渗透率过高，容易引起组件的PID，影响组件的衰减特
1.光伏发电优势及原理
光伏电池发电原理---光生伏打效应
Number of Photons of Wavelength λ(nm)
E h
- 光照PN结将电子从共价键中激发，产生电子-空穴对； - 电子向带正电的N区运动，空穴向带负电的P区运动， 形成电压和电流；
2.光伏工艺过程及常见质量问题
化的EVA层，其作用：
封装电池片，防止外界环境对电池片的电性能造成影响。
增强组件的透光性。 将电池片，钢化玻璃，TPT粘接在一起，具有一定的粘接强度。
EVA胶膜在未层压前是线性大分子，当受热时，交联剂分解，形成活性自由
基，引发ＥＶＡ分子间反应形成网状结构。从而提高ＥＶＡ的力学性能、耐热 性、耐溶剂性、耐老化性。
光伏组件是光伏电站的 核心，也是初始投资之
光伏组件
平衡系统
最大构成，光伏组件成 本越低，初始投资越少， 光伏组件质量越高，使
用年限越长，发电量越
高，度电成本越低。
配电系统 土建工程等
2.组件工艺过程及常见质量问题
光伏组件存在问题 影响光伏组件质量因 素有哪些？ 认证后的产品为什么 还在实际应用中频繁出 现故障？ 光伏组件是否真的能 够有效运行25年？ 组件潜在的缺陷对光 伏电站的发电量和寿命 有什么影响？ 生产工艺
PVF 特点
3.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 背板
背板结构
采用TPT（Tedlar+PET+Tedlar）结构，相 较TPE背板，双层Tedlar具有以下优点 优异的耐紫外特性和耐热氧化特性 低的水汽渗透率 良好的电绝缘性
TPT背板结构
一定的粘结强度
TPE背板结构
3.组件工艺过程及常见质量问题
8个组件(IEC61215) 目测、电性能、绝缘、湿漏电 3 4
紫外线 热循环200 热循环50 湿热
1
2
温度系数 标称工作温度 电性能
5
低辐照电性能
户外暴露 二极管热试验 热斑 湿冻 机械 强度 雹击
终端试验
目测、电性能、绝缘、湿漏电
2.组件工艺过程及常见质量问题
绝缘测试
测定组件的载流元件与组件边框或外界之间的绝缘是否良好； 无绝缘击穿或表面裂纹现象 在2Vsys+1000V下，漏电电流 ≤ 50μA 在500V下，绝缘电阻应≥50MΩ（或漏电流≤10μA） 确定组件电流（α），电压（β）和最大功率（δ）的温度系数；
接线盒对组件质量的影响
二极管失效对组件质量的影响
接线盒中的二极管因击穿失效，并引起火灾，或组件不能 正常工，后果会很严重，可能导致组件报废作，影响电站 发电效率。
2.组件工艺过程及常见质量问题
组件原材料— 接线盒
接线盒对组件质量的影响
连接端子老化 接线盒老化 密封圈或灌封胶老化
老化后，无法防止水渗入， 容易造成短路，损毁组件。
热循环试验
1. 太阳电池组件无严重外 观缺陷； 2. 太阳电池组件最大输出 功率的衰减不超过试验 前测试值的5%。 3. 满足绝缘要求
17
2.组件工艺过程及常见质量问题
湿冻试验
确定组件承受高温、高湿之后零下温度对其影响的能力
1. 太阳电池组件无严重外观缺陷； 2. 太阳电池组件最大输出功率的衰减不超过试验前测试值的5%。 3. 满足绝缘要求
1.光伏发电优势及原理
光伏电池发电原理
N型半导体 P型半导体
- 纯净硅晶体中掺入5价杂质磷/砷/锑,N型半导体； - 如果掺入的是三价的硼/镓，则会形成P型半导体。
1.光伏发电优势及原理
光伏电池发电原理
- N区的电子扩散至P区，自身带正电； - P区空穴被电子填补（接受电子）带负电，PN结形成