(完整版)光伏组件失效模式介绍
太阳能光伏组件失效模式介绍
Electrons (-ve)
Holes (+ve)
如有机会,将来另开专题再详细讲解!
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玻璃破裂
失效原因 — 冲击（如石头、冰雹等物理） 导致玻璃碎裂，可以从碎裂的形状 判断 — 玻璃质量问题（如玻璃自爆） — 不当的安装方式 — 高温（如热斑、打弧等）
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不当的安装方式导致玻璃破裂
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过热导致玻璃破裂
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组件承载能力 — 风载/雪载
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热斑
当组件的Imp超过被遮挡的电池或是有缺陷的电池的Isc 时，容易导致热斑过热现象的产生
失效原因 — 电池表面有异物 — 电池之间不匹配 — 电池缺陷如右下图所示 — 二极管并联的电池片数量过多 — 部分遮挡 — 焊接不良 影响 — 焊接处融化 — 过高的温度导致封装材料和背板的老化 — 局部过热导致玻璃碎裂
Hot cell
Def. front contact Partial shadowing
Hot Spot
A: Bypass Diode B: Hot Cell C: Interconnect D: Hot-spot E: Broken Cell F: Hot Cell Array G: Front Contact H: Partial Shadow
失效模式分析表格
失效模式分析表格失效模式描述1. 组件故障组件损坏或失效导致整个系统无法正常工作2. 电源故障供电系统故障导致设备无法正常工作3. 连接故障连接线路或接口故障导致信号无法传输或丢失4. 软件错误系统软件或应用程序出现错误导致功能失效5. 网络故障网络连接中断或网络设备故障导致通信失败6. 传感器故障传感器无法正常检测或传输数据导致系统失效7. 数据错误数据输入或处理过程中出现错误导致结果不准确8. 停电故障电力供应中断或电力设备故障导致设备无法工作9. 控制逻辑错误控制逻辑程序出现错误导致系统无法按预期运作人员操作不当或误操作导致系统功能失效10. 人为操作错误1. 组件故障描述：组件故障是指系统中的重要组件出现损坏或失效的情况，导致整个系统无法正常工作。
常见的组件故障包括电子元器件损坏、机械部件失灵、电路板短路等。
解决方案： - 检查组件的工作状态，确保其在正常工作范围内； - 定期进行设备维护和检修，及时更换老化部件； - 使用高质量的组件，减少故障发生的可能性。
2. 电源故障描述：电源故障是指系统供电部分发生故障，导致设备无法正常工作。
常见的电源故障包括电源线路断路、电源适配器故障、电池电量不足等。
解决方案： - 检查电源线路和插头是否正常连接； - 检查电源适配器是否工作正常，如发现故障及时更换； - 定期检查设备电池电量，如发现不足及时充电或更换电池。
3. 连接故障描述：连接故障是指设备之间的连接线路或接口出现问题，导致信号无法正常传输或丢失。
常见的连接故障包括线路脱落、接口松动或损坏等。
解决方案： - 检查连接线路是否完好，确保连接稳固； - 检查接口是否松动或损坏，如有问题及时修复或更换； - 定期进行连接线路的检查和保养，防止连接故障发生。
4. 软件错误描述：软件错误是指系统的软件或应用程序出现错误，导致系统功能失效。
常见的软件错误包括程序崩溃、数据丢失、算法错误等。
解决方案： - 及时更新软件补丁或升级软件版本，修复已知的软件错误； - 定期进行软件测试和质量控制，确保软件的稳定性和可靠性； - 遵循良好的软件开发规范，减少软件错误的发生。
光伏组件失效分析
光伏组件失效分析摘要：本文对运行光伏电站中光伏组件热斑失效情况，定义典型热斑类别，选择实际运行光伏电站代表性的热斑组件，监测其电性能变化数据，分析不同热斑类型的产生原因与机理。
在光伏系统中模拟太阳电池失配情况，进行热斑试验，验证遮挡对热斑的影响。
关键词：光伏组件；热斑；分析一、光伏热斑案例分析在实际使用光伏中，尽管光伏组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。
但长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在光伏组件上就形成了阴影。
由于局部阴影的存在，电池单片本身通常一定程度存在杂质与缺陷，这些组件在工作时局部发热，长时间热斑高温会导致焊点熔化、背板烧毁、玻璃碎裂等失效。
作者调研了某地区已运行1～3年的约200 MW。
的平板光伏组件，对异常组件的性能进行了测试和分析，总结了这些组件的衰减与失效构成因素。
在所有115块短期失效或高衰减光伏组件中，由于电池热斑导致的失效组件占25块，占到总失效光伏组件的20％以上。
在这些实际运行光伏电站的典型热斑问题中，有3类比较常见：电池间显著温差（定义为A类）、单电池串电性能失效（定义为B类）、玻璃与电池碎裂（定义为C类）。
A类光伏组件中不同电池片会出现明显温差，最高温度电池与正常电池温差通常达到10℃以上，部分温差达到40～50℃。
该类组件热斑问题较为常见，由于电池之间电流失配造成，组件搬运、安装过程造成的电池隐裂是产生电流失配的重要原因。
将光伏电站中该类热斑问题组件进行的红外热相（正常并网工作状态），与电致发光（EL）测试，如图1所示。
图中红外热相图片从组件背面拍摄，EL图为组建正面图，从图1可看出，组件中发热电池与EL隐裂电池能有一定对应关系。
此外部分发热电池EL照片不能反应其明显缺陷，封装材料的内部分层对组件局部散热的影响等可能是产生电池问温度差异的原因。
A类热斑组件在组件室内太阳模拟器中测试功率，功率下降幅度为5％一8％。
B类光伏组件中单串太阳电池功率失效（多串失效在所收集的热斑组件中未见到），对于商用60片156 mmX156 mm电池组件成的组件，约三分之一的功率损失。
光伏常见故障及其解决方法
光伏常见故障及其解决方法光伏发电系统是一种利用太阳能转化为电能的装置。
随着光伏技术的不断发展，光伏发电系统在各个领域得到了广泛应用。
然而，在实际运行中，光伏发电系统常常会出现一些故障，影响其正常运行和发电效率。
本文将介绍光伏常见故障及其解决方法。
1. 组件故障：光伏组件是光伏发电系统的核心部件，负责将太阳能转化为电能。
常见的组件故障包括组件破损、老化、温度过高等。
解决方法是定期检查组件表面是否有裂纹或腐蚀现象，并及时更换老化或损坏的组件。
2. 逆变器故障：逆变器是光伏发电系统中将直流电转换为交流电的设备。
常见的逆变器故障包括逆变器损坏、故障代码显示等。
解决方法是定期检查逆变器运行状态，及时清理逆变器散热器，并根据故障代码进行维修或更换。
3. 连接线路故障：光伏发电系统中的电缆和连接器是电能传输的重要组成部分。
常见的连接线路故障包括线路断裂、接触不良等。
解决方法是定期检查连接线路的接触情况，及时修复断裂或更换接触不良的连接器。
4. 遮挡物影响：遮挡物是指遮挡光伏组件表面的物体，如树木、建筑物等。
遮挡物会降低光伏组件的接收阳光的面积，影响发电效率。
解决方法是及时修剪树木，避免建筑物的阴影对光伏组件的影响。
5. 清洁问题：光伏组件表面的灰尘、污垢会影响光的透过率，降低发电效率。
解决方法是定期清洁光伏组件表面，保持其光亮度。
6. 雪灾影响：在寒冷地区，积雪会覆盖光伏组件表面，影响发电效率。
解决方法是及时清除积雪，保持光伏组件表面干净。
7. 电压问题：光伏发电系统中的电压波动会影响系统的稳定性和发电效率。
解决方法是安装电压稳定器，控制电压在合理范围内。
8. 防雷问题：雷电天气会对光伏发电系统造成损害。
解决方法是安装避雷装置，保护光伏发电系统免受雷击。
9. 盗窃问题：光伏发电系统的组件和设备价值较高，容易引起盗窃。
解决方法是加强安全防护措施，如安装监控设备、加固围墙等。
10. 电池故障：光伏发电系统中的电池是储存电能的设备。
光伏组件背板介绍
外层 为了有良好的耐候性，一般要求背板外层材料为含氟材料，
PVF和PVDF为最常见的两种含氟材料。
PVF
PVDF
PTFE
1个氟原子 含氟量41%
2个氟原子 含氟量59%
4个氟原子 含氟量76%
性能 密度 熔点 分解温度 拉伸强度 断裂伸长率
外层
PVF和PVDF的对比
单位
PVF
g/cm3
1.4
℃
185~195
背板结构
➢ 各层的特性 ➢ 外层
➢ 中间层 ➢ 内层
➢ 粘结体系
外层 胶层 中间层
胶层 内层
各层的特性
粘合
机械性能
○
● ● ●
●
●
● ●
○
●
电性能
○
●
○
化学稳定 性
热力学稳 定性
水汽透 抗紫外 过率
湿热
○
○
●
○
耐火性
●
●
●
○
●
●
●
●
●
○
○
●
○●
○重要特性；● 关键特性
可操作性
○
○
○
类型 PVF PVDF
III. High surface tension(被粘结层表面处理状态---较高的表面 张力有利于铺展和渗透)；
IV. Evenly coated(胶水的涂布方式---平整及均匀性) 。
高 表 面 能 粘结体系低表面能
High Surface Energy Low Surface Energy
容易浸润(黏接)
粘结体系
➢ 粘结的主要特性：
在各层材料可靠的前提下，主要考虑粘结界面的可靠性，影响 因素：
光伏组件失效模式介绍PPT课件
汇报人：徐连富 部门：品质中心
.
1
目录
1.前言 .
2
前言
光伏组件失效模式分类
光伏组件失效浴盆曲线
晶体硅光伏组件的失效通常分为三类：早期失效、随机失效、损耗失效。我们推进的所有可靠 性的改善都是为了： 1.减少早期失效， 2.减低随机失效， 3.推迟损耗失效。
1.水汽隔离性能下降，焊带、 温度及均匀度，真空度，层压时间）
电池片腐蚀
5.材料的可靠性试验（ “双85”，
2.绝缘性能下降
耐紫外试验等，参照IEC61215）
3.组件功率轻微下降
6.安装环境与物料匹配性
4. 影响组件外观 .
10
光伏组件户外常见失效模式
闪电纹
EVA中的过氧化物在水汽的作用下与电池片栅线中的银发生反应，生成银的氧化物。电池片 隐裂，背板EVA的透水率高加速了闪电纹的产生。
.
8
光伏组件户外常见失效模式
脱层
背板与EVA分层，EVA与玻璃分层，EVA与电池片间分层
脱 层
脱 层
脱 层
失效原因：
1.湿气，紫外等导致封装 材料间的粘粘力被破坏， 2.金属离子的污染 3.材料匹配性不好 4.层压参数不合理 5.背板层间分层 6.硅胶密封性不好
失效影响：
1.焊带、电池片腐蚀， 致使组件报废 2.影响组件外观 3.遮挡电池片，功率 输出下降
6
边框
高机械强度，高耐候行 较低的密度
导出组件电能，减少热斑损坏 组件组件间连接 保护组件免受外界环境损害，保证寿命 降低组件重量
7
焊带汇流条
高抗拉强度，延伸率及可焊接性 低电阻率
连接电池片收集电流
.
光伏组件失效模式介绍
4
5 6 7
背板
接线盒 边框 焊带汇流条
保护组件免受外界环境损害，保证寿命 导出组件电能，减少热斑损坏 组件组件间连接 保护组件免受外界环境损害，保证寿命 降低组件重量
连接电池片收集电流
前言
光伏组件一般提供五年的产品质量保证和10-25年的产品功率保证，25年内产品最大功 率衰减不超过20%。 组件户外使用受到各种环境因素的侵蚀影响。
背板与EVA分层，EVA与玻璃分层，EVA与电池片间分层
脱层
脱 层
脱 层
脱 层
失效原因：
1.湿气，紫外等导致封装 材料间的粘粘力被破坏， 2.金属离子的污染 3.材料匹配性不好 4.层压参数不合理 5.背板层间分层 6.硅胶密封性不好
失效影响：
管控方向：
1.焊带、电池片腐蚀， 致使组件报废 2.影响组件外观 3.遮挡电池片，功率 输出下降
焊 带 腐 蚀
焊 带 变 色
光伏组件户外常见失效模式
电池片变色氧化
边 缘 氧 化 整 片 氧 化 主 栅 边 氧 化
失效原因：
失效影响： 1.焊接电池片存在氧化 2.背板,EVA封装材料透水率 1.栅线变色，影响外观 2.电阻变大，影响功率输出 高，导致进水氧化腐蚀 3.助焊剂残留腐蚀栅线 4.EVA分解残留的醋酸类腐 蚀栅线 5.员工使用含有硫的橡胶手 套 6.组件在系统中正电压偏置， 银浆发生电化学腐蚀
管控方向 电池质量管控 1.包括硅片/电池片EL缺陷检测 2.电池片光衰一致性 3.电性能水位一致性 制程管控 1.焊接质量（虚焊，过焊） 2.制程隐裂EL检测 3.组件异物 4.换片补片档位一致性 组件安装维护 1.安全的包装运输防护 2.合理的安装角度距离 3.定期清理，避免遮挡
光伏组件主材机理及失效模式精品文档42页
（4）加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递； （5）合适的助焊剂还能使焊点美观；
1 助焊剂
助焊剂成分
国内外助焊剂一般由活化剂、 溶剂、表面活性剂和特殊成分总成。 特殊成分包括缓蚀剂、防氧化剂、 成膜剂等。
化学反应
分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新物质 的过程，称为化学反应。在反应中常伴有发光发热变 色生成沉淀物等，判断一个反应是否为化学反应的依 据是反应是否生成新的物质。
反应条件
指化学反应所必须或可提高反应速率的方法，如： 加热（△）、点燃、高温、电解、通电（电解）、紫 外线或催化剂等。
材料分类
焊带在串联电池片的过程中一定要做到焊接牢固，避免虚 焊假焊现象的发生。在选择焊带时一定要根据所选用的电池片 特性来决定用什么状态的焊带。
一般选用的标准是根据电池片的厚度和短路电流的多少来 确定焊带的厚度，焊带的宽度要和电池的主删线宽度一致，焊 带的软硬程度一般取决于电池片的厚度和焊接工具。
6 焊带
（2）满意的性能寿命，即使在苛刻、恶劣环境下装饰使用， 也能确保50年寿命以上不腐蚀、不老化、不褪色、不脱落；
（3）手感光滑细腻，外观鲜艳亮丽、富丽堂皇；
（4）漆膜硬度高，可耐3H以上铝笔硬度画刻；
9 接线盒
光伏接线盒是介于太阳能电池组件构成的太阳能电池 方阵和太阳能充电控制装置之间的连接器。是一门集 电气设计、机械设计与材料科学相结合的跨领域的综 合性设计。
风沙磨损 在中国西部和华北（如青海、甘肃、宁夏、新疆等）部分地区， 由于强烈的风沙，应在标准中考虑背板耐磨性能。
湿热盐雾腐蚀 在东部沿海地区，要考虑背板材料的耐湿热、盐雾腐蚀性能和 粘接力的稳定性。
光伏电站组件故障及分析
2023/5/4
固定式水泥基础
固定式地锚基础
光伏方阵的跟踪式光伏方阵分为单轴跟踪和双轴跟踪。 单轴跟踪一般采用三种方式：第一种方式是旋转轴倾斜布置光伏方阵 东西方向跟踪；第二种方式是旋转轴南北水平布置，光伏方阵东西跟踪；第 三种方式是旋转轴东西水平布置，光伏方阵南北方向跟踪。这三种方式是南 北方向或东西方向的单轴跟踪，工作原理基本相似。
（3）光伏组件的闪电纹现象 闪电纹也称蜗牛纹，闪电纹产生的原因为EVA胶膜的交联度不均匀导致 使用后产生不均匀的应力，使电池片产生隐裂，隐裂处会产生热斑效应，从 而导致EVA胶膜或栅线烧掉。
（4）光伏组件的其他故障现象 ①光伏组件接线盒问题 光伏组件接线盒背板胶粘度较低，产生轻脱现象或接线盒内导电金属片
2023/5/4
单晶太阳能组件
96片
2023/5/4
54片
60片
72片
多晶太阳能组件
72片
2023/5/4
60片
54片
种类 晶硅
电池类型 实验室效率
单晶硅
24%
多晶硅
21%
非晶硅 薄膜电池 13%
化合物 碲化镉
15.8%
铜铟镓硒 15. 13%-15% 8%-11% 5%-8% 5%-8%
接触面较小使得接触电阻变大。
（4）光伏组件的其他故障现象 ② 光伏组件内电池片与EVA胶膜脱层
（4）光伏组件的其他故障现象 ③接线盒内汇流盒和旁路二极管氧化 光伏组件接线盒内由于进水导致汇流条和旁路二极管氧化。
（4）光伏组件的其他故障现象 ④接线盒烧坏 光伏组件接线盒出现烧坏现象。
图2-21 接线盒烧坏
光伏组件由焊带、钢化玻璃、EVA胶膜、背板、铝型材边框、硅胶、接线 盒等组成。
光伏组件背板介绍PPT课件
*
总论
背板（Backsheet）是用在太阳能组件背面，直接与外环境大面积接触的光伏封装材料，其应具备卓越的耐长期老化（湿热、干热、紫外）、耐电气绝缘、水蒸气阻隔等性能。因此，背膜要在耐老化、耐绝缘、耐水气等方面满足太阳电池组件25年的环境考验，起到封装组件原辅料、保护太阳能组件、隔绝汇流带的作用。 基本性能 优秀的耐候性 低的水汽透过率 好的电气绝缘性 一些机械性能
含氟量59%
*
外层
PVF和PVDF的对比
性能
单位
PVF
PVDF
密度
g/cm3
1.4
1.7
熔点
℃
185~195
160~172
分解温度
℃
210
316
拉伸强度
Mpa
37~41
30~50
断裂伸长率
%
65~225
50~250
热收缩率
%
5
2
使用温度
℃
-70~107
-60~150
PVDF的密度是PVF的1.3-1.4倍，在分子结构上多一个氟原子，所以比PVF更致密、更耐候、阻隔性更好。纯PVDF薄膜的透水率只有同等厚度的PVF薄膜的1/5左右，所以通常情况下使用PVDF薄膜的厚度可以比PVF薄，但是PVDF成型较困难，一般需要添加丙烯酸类材料，此材料会造成局部老化。
*
各层的特性
外层
○
○
○
○
●
○
●
○
●
胶层
●
●
●
中间层
●
●
●
○
●
●
●
○
●
光伏常见故障
光伏常见故障一、前言光伏发电是一种清洁、可再生的能源，受到越来越多的关注和应用。
然而，由于光伏系统的复杂性和长期运行，常常会出现各种各样的故障。
本文将从技术层面上详细介绍光伏常见故障及其解决方法。
二、组件故障1. 热点效应热点效应是指在组件中某些区域受到阴影或局部失效时，该区域内电池板产生过高的温度而导致局部热损失。
这会导致电池板损坏并且降低整个组件的性能。
解决方法是使用具有更好散热性能的材料制作组件，或者使用遮阳器等措施避免阴影。
2. PID效应PID效应是指在高湿度、高温度下，电池板表面与接地之间形成一个微弱电流通路，导致电荷在表面聚集并损失。
这会导致整个组件性能下降。
解决方法是使用PID抑制器或者选用具有更好耐湿性能的材料制作组件。
3. 逆变器故障逆变器是光伏系统中最重要的部件之一，负责将直流电转换为交流电。
如果逆变器出现故障，会导致整个系统停止工作。
解决方法是及时更换或维修逆变器。
三、电池串联故障1. 电池反向由于安装或其他原因，有时会出现电池串联反向的情况。
这会导致整个系统的性能下降，甚至无法工作。
解决方法是检查电池串联是否正确，并及时更换反向的电池。
2. 电池失效由于各种原因，单个或多个电池可能会失效。
这会导致整个系统性能下降，并且可能会引起其他问题。
解决方法是检查并更换失效的电池。
四、光伏阵列故障1. 阵列损坏光伏阵列是由多个组件组成的，如果其中一个组件损坏，就会影响整个阵列的性能。
解决方法是检查并更换损坏的组件。
2. 清洁不当光伏阵列表面积聚灰尘、沙尘等杂物影响其发电效率。
解决方法是定期清洁光伏阵列，保持其表面干净。
五、结论光伏系统的故障种类繁多，需要及时发现并解决。
在安装和维修过程中，应注意防止故障的发生，以确保光伏系统的正常运行。
光伏组件失效模式
目录
1.前言 2.组件户外常见失效模式 3.组件实验室常见失效模式
前言
光伏组件失效模式分类
光伏组件失效浴盆曲线
晶体硅光伏组件的失效通常分为三类：早期失效、随机失效、损耗失效。我们推进的所有可靠 性的改善都是为了： 1.减少早期失效， 2.减低随机失效， 3.推迟损耗失效。
前言
光伏组件介绍-结构及物料
耐紫外试验等，参照IEC61215）
3.组件功率轻微下降
6.安装环境与物料匹配性
4. 影响组件外观
光伏组件户外常见失效模式
闪电纹
EVA中的过氧化物在水汽的作用下与电池片栅线中的银发生反应，生成银的氧化物。电池片 隐裂，背板EVA的透水率高加速了闪电纹的产生。
闪 电 纹
闪 电 纹
闪 电 纹
/ /
隐
热
辐射 UV
温度
湿度
炎热，霜冻，日 夜温差
机械应力
风载，雪载，冰雹，踩踏
大气
灰尘，盐雾，风沙
湿气
雨水，霜，露水,, 凝露
光伏组件户外常见失效模式
➢组件破碎 ➢热斑 ➢脱层 ➢封装材料变色 ➢闪电纹 ➢背板开裂粉化 ➢功率衰减
➢电池片隐裂碎片 ➢焊带腐蚀 ➢电池片氧化 ➢白斑 ➢线盒进水烧毁 ➢焊接失败 ➢PID效应
2.制程隐裂EL检测
热 斑 正 面
热 斑 背 面
3.组件异物 4.换片补片档位一致性 组件安装维护 1.安全的包装运输防护 2.合理的安装角度距离 3.定期清理，避免遮挡
光伏组件户外常见失效模式
脱层
背板与EVA分层，EVA与玻璃分层，EVA与电池片间分层
脱 层
脱 层
脱 层
失效原因：
EVA在组件中常见的失效形式分析
EVA在组件中常见的失效形式分析1引言光伏组件需要在户外使用25年，且长期暴露于光、热、氧气、水汽等复杂的环境中，这就要求组件的各种材料必须具有良好的耐候性。
目前，最常用的组件封装材料是EVA(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)，它具有良好的透光性、粘结性和操作性，且价格便宜。
但由于其EVA自身的结构问题，在长期使用过程中，可能出现黄变、脱层、气泡和腐蚀电极等现象，本文结合大量的测试数据，对这一系列问题进行简单分析，为后续EVA材料的选用和改进提供参考建议。
2常见失效及分析在组件的可靠性测试中，EVA常见的问题主要是黄变、分层、气泡和腐蚀。
下面具体分析其可能的机理。
2.1黄变EVA的各类助剂在水、热的作用下形成生色的光敏物质，此类光敏物质是不稳定的，光照下会发生"漂白"而褪色，在湿热、湿冻等老化方式下比较常见。
以上的推断从红外光谱和热失重分析(TGA)中得到。
如下图2所示，DH3000的红外图和Control相比，没有太大的变化。
但是，UV和热氧老化的红外谱图同Control相比，在1730处羰基峰明显变宽，1167、1171cm-1等处出现新的峰，表明有新的C-O键形成；在1564、1459、948cm-1等处峰也有变化，可有C=C形成或CH键的变化。
图3是DH3000的EVA和UV(313)120kW的样品TGA曲线，可以看出DH3000后EVA的分解起始和终止温度分别是323℃/446℃，未见发黏的现象；而UV老化后EVA分解起始和终止温度分别是313℃/435℃，样品表面发黏，表明EVA样品己经有明显的降解现象。
2.2分层(with glass)EVA与玻璃之间的粘结力主要来自两部分，一方面是EVA配方中的硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的水解产生的R-Si-OH和玻璃表面的Si-OH极性基团缩合成Si-O-Si键，从而呈现较好粘结性；另一方面是EVA分子链本身的VA链段，VA段本身是极性段，也能和玻璃表面的极性基团之间形成氢键或者范德华力，而呈现一定的粘结性。
晶体硅光伏组件封装失效的探讨
晶体硅光伏组件封装失效的探讨晶体硅光伏组件封装失效的探讨晶体硅光伏组件封装失效的探讨(202*-12-1910:07:00)转载标签：分类：认证知识杂谈近年来，我国光伏产业发展迅猛，尤其是太阳电池组件生产厂家更是如雨后春笋般涌现。
据不完全统计，目前中国大陆已经拥有超过500家光伏组件生产公司。
但在这种繁荣的背后，各个组件生产厂家其产品质量却良莠不齐，一些组件在野外短短使用的几年时间内就出现了内部腐蚀、电性能明显衰减、电池片栅线消失、EVA黄变等失效情况。
上述现象的出现，除了原材料方面的因素以外，很大一部分还是和组件的生产工艺不完善有关。
1组件封装失效情况及原因分析1.1腐蚀光伏电池组件的腐蚀主要产生在光伏电池组件内部、接线盒导电体和铝边框的断面上。
针对太阳电池组件接线盒内部金属导电体和铝边框断面上出现的外腐蚀现象，目前各生产厂家已经采取相应的措施，该问题得到有效解决，这里不在讨论。
但对太阳电池组件内部产生的腐蚀问题，本文将重点进行分析讨论。
一般来说，太阳电池组件产生的内部腐蚀主要是由助焊剂的腐蚀性和组件生产环境的洁净度决定的。
许多厂家在选用助焊剂的时候，主要以助焊效果为标准，即助焊效果好，就说明是好的助焊剂，很少考虑助焊剂的安全性和对组件电性能的影响。
据有关资料证明，助焊剂的助焊效果和腐蚀性是成反比的，即往往助焊效果越好，它的腐蚀性就越强。
目前很多组件生产厂家都在使用电子工业中使用的助焊剂，这种助焊剂主要以有机酸为主，但电子产品制造和太阳电池组件制造在助焊剂的使用方法上还是有很大区别的。
二者焊接时的接触部位不同，电子产品是先密封然后对电子元器件的管脚进行焊接，接触部位较少，且都是在相对密闭的环境中使用，对核心部分的正常运行不会造成影响；而太阳电池是先进行焊接后再真空层压密封，经过密封后形成的光伏组件要在野外恶劣的气候环境下使用，且助焊剂与太阳电池表面和EVA胶膜直接接触。
长期的实践证明，在太阳电池组件生产过程中由于助焊剂选择不当，是造成太阳电池组件失效的重要原因之一。
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2.制程隐裂EL检测
热 斑 正 面
热 斑 背 面
3.组件异物 4.换片补片档位一致性 组件安装维护 1.安全的包装运输防护 2.合理的安装角度距离 3.定期清理，避免遮挡
光伏组件户外常见失效模式
脱层
背板与EVA分层，EVA与玻璃分层，EVA与电池片间分层
脱 层
脱 层
脱 层
失效原因：
1.湿气，紫外等导致封装 材料间的粘粘力被破坏， 2.金属离子的污染 3.材料匹配性不好 4.层压参数不合理 5.背板层间分层 6.硅胶密封性不好
前言
光伏组件介绍-结构及物料
光伏组件可以分为晶体硅光伏组件及薄膜组件，本文主要进行晶体硅光伏组件常见的失效 模式分析。
光 伏 组 件 三 明 治 结 构
序号 1 2 3 4 5 6 7
物料名称 玻璃 EVA 电池片 背板 接线盒 边框
焊带汇流条
特性 高太阳能透过比、低吸收比、低反射比和高强度
耐紫外辐射、耐碱、抗老化、低透水汽率 高透明，柔软，坚韧度及黏连性 耐紫外辐射、抗老化，低透水汽率，低热阻 高光电转化效率，较高的弱光性 较高的耐候行 耐紫外辐射、抗老化，低透水汽率，低热阻 高耐候性，高阻燃，低电阻 高机械强度， 高机械强度，高耐候行 较低的密度 高抗拉强度，延伸率及可焊接性 低电阻率
失效原因：
1.硅片电池缺陷
2.电池表面有异物
3.电池之间不匹配：效率电流混档，
衰减不一致
4.二极管并联的电池片数目过多
5.阴影遮挡
6.焊接不良
失效影响：
1.焊接处融化， 2.过高的温度导致封装材料加速老化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3.局部过热导致玻璃破碎
热 斑
4.组件烧毁
起
火
管控方向 电池质量管控 1.包括硅片/电池片EL缺陷检测 2.电池片光衰一致性 3.电性能水位一致性 制程管控 1.焊接质量（虚焊，过焊）
裂
斑
失效原因：
1.EVA中VA含量偏高， 与银发生化学反应 2.背板、EVA透水率过高 3.使用环境湿度过大 4.组件隐裂
失效影响：
1.外观不良 2.栅线氧化，影响电流收 集，功率下降 3.组件热斑风险
改善方向：
1.使用防闪电纹的EVA 2.提高层压温度，减少VA残 留 3.减少组件EL隐裂 4.选用透水率低的封装材料
背
黄 变
黄 变
板 黄 变
EVA EVA
EVA失效原因：
1.温度过热或是UV照射 2.EVA交联度不足 3.EVA中添加剂导致变色 4.硅胶中成分导致
失效影响：
1.变色导致透光性下降， 组件功率下降 2.影响组件外观
背板失效原因：
1.EVA对紫外线截止失效 2.EVA中紫外吸收剂分解， 加速紫外敏感背板变色 3.背板是紫外敏感材料
3.不正确的安装方式：不可靠的搬运，安装方式，牢固度不足，受力不均等 少热斑产生
4.高温：组件热斑等
4.玻璃来料质量管控，测
失效影响：
试玻璃抗冲击性
发电量降低，火灾隐患，人身伤害
光伏组件户外常见失效模式
热斑
当组件工作电流超过因为遮挡或是有缺陷的电池片或电池组的短路电流时，在组件中会
发生热斑加热，受影响的电池或电池组被置于反向偏置状态，消耗功率，引起过热
耐紫外试验等，参照IEC61215）
3.组件功率轻微下降
6.安装环境与物料匹配性
4. 影响组件外观
光伏组件户外常见失效模式
闪电纹
EVA中的过氧化物在水汽的作用下与电池片栅线中的银发生反应，生成银的氧化物。电池片 隐裂，背板EVA的透水率高加速了闪电纹的产生。
闪 电 纹
闪 电 纹
闪 电 纹
/ /
隐
热
失效影响：
管控方向：
1.新供应商导入的评审及稽核 2.工程变更管控（新材料，机台的 导入，工艺参数的变更等） 3.原材料进料检验（剥离强度,交 联度等） 4.车间层压等工序工艺监控（层压
1.水汽隔离性能下降，焊带、 温度及均匀度，真空度，层压时间）
电池片腐蚀
5.材料的可靠性试验（ “双85”，
2.绝缘性能下降
光伏组件户外常见失效模式
背板龟裂粉化
在紫外和水汽的作用下，背板中的PET层或涂覆层发生降解，使背板呈现出开裂或粉化问题。
背 板 开 裂
背 板 开 裂
背 板 粉 化
失效原因：
1.背板透水率高，导致 PET水解 2.背板防护紫外能力差导 致降解 3.背板层间剥离力低
光伏组件户外常见失效模式
组件破碎
玻 璃 自 爆
外 力 撞 击
安 装 不 当
热 斑 烧 毁
失效原因：
管控点：
1.外力冲击：冰雹，石头等造成玻璃破损，可以通过破裂的形状判断；
1.提供组件安装手册
2.玻璃自身原因：例如玻璃自爆主要为玻璃内硫化镍膨胀导致，自爆率约为 2.优化组件包装运输方式
0.3%；
3.组件制程工艺改善，减
作用 保证电池片较高的转换效率 保护组件免受外界环境损害，保证寿命 保证电池片较高的转换效率 保护组件免受外界环境损害，保证寿命
光电转换
保护组件免受外界环境损害，保证寿命 导出组件电能，减少热斑损坏 组件组件间连接 保护组件免受外界环境损害，保证寿命 降低组件重量
连接电池片收集电流
前言
光伏组件一般提供五年的产品质量保证和10-25年的产品功率保证，25年内产品最大功 率衰减不超过20%。 组件户外使用受到各种环境因素的侵蚀影响。
辐射 UV
温度
湿度
炎热，霜冻，日 夜温差
机械应力
风载，雪载，冰雹，踩踏
大气
灰尘，盐雾，风沙
湿气
雨水，霜，露水,, 凝露
光伏组件户外常见失效模式
➢组件破碎 ➢热斑 ➢脱层 ➢封装材料变色 ➢闪电纹 ➢背板开裂粉化 ➢功率衰减
➢电池片隐裂碎片 ➢焊带腐蚀 ➢电池片氧化 ➢白斑 ➢线盒进水烧毁 ➢焊接失败 ➢PID效应
失效影响：
1.焊带、电池片腐蚀， 致使组件报废 2.影响组件外观 3.遮挡电池片，功率 输出下降
管控方向：
物料管控 1.新材料导入流程 2.组件可靠性试验监控 制程控制： 1.层压参数管控 2.物料，人员5S管控 3.交联度，剥离强度管控 4.硅胶补胶量管控
光伏组件户外常见失效模式
封装材料变色
紫外照射或是添加剂导致EVA，背板材料老化变色
组件失效模式介绍
汇报人：徐连富 部门：品质中心
目录
1.前言 2.组件户外常见失效模式 3.组件实验室常见失效模式
前言
光伏组件失效模式分类
光伏组件失效浴盆曲线
晶体硅光伏组件的失效通常分为三类：早期失效、随机失效、损耗失效。我们推进的所有可靠 性的改善都是为了： 1.减少早期失效， 2.减低随机失效， 3.推迟损耗失效。