光伏组件失效模式介绍.ppt
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1、组件失效模式介件失效模式介绍 汇报人:徐人:徐连富富 部部门:品:品质中心中心1.3.组件件实验室常室常见失效模式失效模式 2.组件件户外常外常见失效模式失效模式 1.前言前言目目录2.前言前言u光伏光伏组件失效模式分件失效模式分类u光伏光伏组件失效浴盆曲件失效浴盆曲线u晶体硅光伏晶体硅光伏组件的失效通常分件的失效通常分为三三类:早期失效、随机失效、:早期失效、随机失效、损耗失效。我耗失效。我们推推进的所有可靠的所有可靠性的改善都是性的改善都是为了:了:u1.减少早期失效,减少早期失效,u2.减低随机失效,减低随机失效,u3.推推迟损耗失效。耗失效。3.前言前言光伏光伏组件介件介绍-结构及物料
2、构及物料光伏光伏组件可以分件可以分为晶体硅光伏晶体硅光伏组件及薄膜件及薄膜组件,本文主要件,本文主要进行晶体硅光伏行晶体硅光伏组件常件常见的失效的失效模式分析。模式分析。光光伏伏组件件三三明明治治结构构序号序号物料名称物料名称特性特性作用作用1玻璃玻璃高太阳能透高太阳能透过比、低吸收比、低反射比和高比、低吸收比、低反射比和高强度度保保证电池片池片较高的高的转换效率效率耐紫外耐紫外辐射、耐碱、抗老化、低透水汽率射、耐碱、抗老化、低透水汽率保保护组件免受外界件免受外界环境境损害,保害,保证寿命寿命2EVA高透明,柔高透明,柔软,坚韧度及黏度及黏连性性保保证电池片池片较高的高的转换效率效率耐紫外耐紫
3、外辐射、抗老化,低透水汽率,低射、抗老化,低透水汽率,低热阻阻保保护组件免受外界件免受外界环境境损害,保害,保证寿命寿命3电池片池片高光高光电转化效率,化效率,较高的弱光性高的弱光性光光电转换较高的耐候行高的耐候行4背板背板耐紫外耐紫外辐射、抗老化,低透水汽率,低射、抗老化,低透水汽率,低热阻阻保保护组件免受外界件免受外界环境境损害,保害,保证寿命寿命5接接线盒盒高耐候性,高阻燃,低高耐候性,高阻燃,低电阻阻导出出组件件电能,减少能,减少热斑斑损坏坏高机械高机械强度,度,组件件组件件间连接接6边框框高机械高机械强度,高耐候行度,高耐候行保保护组件免受外界件免受外界环境境损害,保害,保证寿命寿命
4、较低的密度低的密度降低降低组件重量件重量7焊带汇流条流条高抗拉高抗拉强度,延伸率及可度,延伸率及可焊接性接性连接接电池片收集池片收集电流流低低电阻率阻率4.前言前言u光伏光伏组件一般提供五年的件一般提供五年的产品品质量保量保证和和10-25年的年的产品功率保品功率保证,25年内年内产品最大功品最大功率衰减不超率衰减不超过20%。u组件件户外使用受到各种外使用受到各种环境因素的侵境因素的侵蚀影响。影响。u炎炎热,霜,霜冻,日,日夜温差夜温差u风载,雪,雪载,冰雹,冰雹,踩踏踏辐射射UVUV温度温度湿度湿度湿气湿气机械机械应力力u灰灰尘,盐雾,风沙沙大气大气u雨水,霜,露水雨水,霜,露水,凝露凝露
5、5.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式组件破碎件破碎热斑斑脱脱层封装材料封装材料变色色闪电纹背板开裂粉化背板开裂粉化功率衰减功率衰减电池片池片隐裂碎片裂碎片焊带腐腐蚀电池片氧化池片氧化白斑白斑线盒盒进水水烧毁焊接失接失败PID效效应6.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式组件破碎件破碎管控点:管控点:1.1.提供提供组件安装手册件安装手册2.2.优化化组件包装运件包装运输方式方式3.3.组件制程工件制程工艺改善,减改善,减少少热斑斑产生生4.4.玻璃来料玻璃来料质量管控,量管控,测试玻璃抗冲玻璃抗冲击性性失效原因:失效原因:1.1.外力冲外力冲击:冰雹,石:冰雹,石头等造成玻璃破
6、等造成玻璃破损,可以通,可以通过破裂的形状判断;破裂的形状判断;2.2.玻璃自身原因:例如玻璃自爆主要玻璃自身原因:例如玻璃自爆主要为玻璃内硫化玻璃内硫化镍膨膨胀导致,自爆率致,自爆率约为0.3%0.3%;3.3.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4.4.高温:高温:组件件热斑等斑等失效影响:失效影响:发电量降低,火灾量降低,火灾隐患,人身患,人身伤害害玻璃自爆外力撞击安装不当热斑烧毁7.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式热斑斑当当组件工作件工作电流超流超过因因为遮遮挡或是有缺陷的或是有缺陷的
7、电池片或池片或电池池组的短路的短路电流流时,在,在组件中会件中会发生生热斑加斑加热,受影响的,受影响的电池或池或电池池组被置于反向偏置状被置于反向偏置状态,消耗功率,引起,消耗功率,引起过热失效原因:失效原因:1.硅片硅片电池缺陷池缺陷2.电池表面有异物池表面有异物3.电池之池之间不匹配:效率不匹配:效率电流混档,流混档,衰减不一致衰减不一致4.二极管并二极管并联的的电池片数目池片数目过多多5.阴影遮阴影遮挡6.焊接不良接不良失效影响:失效影响:1.焊接接处融化,融化,2.过高的温度高的温度导致封装材料加速老化致封装材料加速老化3.局部局部过热导致玻璃破碎致玻璃破碎4.组件件烧毁管控方向管控方
8、向 电池池质量管控量管控1.包括硅片包括硅片/电池片池片EL缺陷缺陷检测2.电池片光衰一致性池片光衰一致性3.电性能水位一致性性能水位一致性制程管控制程管控1.焊接接质量(虚量(虚焊,过焊)2.制程制程隐裂裂EL检测3.组件异物件异物4.换片片补片档位一致性片档位一致性组件安装件安装维护1.安全的包装运安全的包装运输防防护2.合理的安装角度距离合理的安装角度距离3.定期清理,避免遮定期清理,避免遮挡 热斑正面 热斑背面 热斑起火8.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式脱脱层背板与背板与EVA分分层,EVA与玻璃分与玻璃分层,EVA与与电池片池片间分分层失效原因:失效原因:1.湿气,紫外等
9、湿气,紫外等导致封装致封装材料材料间的粘粘力被破坏,的粘粘力被破坏,2.金属离子的金属离子的污染染3.材料匹配性不好材料匹配性不好4.层压参数不合理参数不合理5.背板背板层间分分层6.硅胶密封性不好硅胶密封性不好失效影响:失效影响:1.焊带、电池片腐池片腐蚀,致使致使组件件报废2.影响影响组件外件外观3.遮遮挡电池片,功率池片,功率输出下降出下降管控方向:管控方向:物料管控物料管控1.新材料新材料导入流程入流程2.组件可靠性件可靠性试验监控控制程控制:制程控制:1.层压参数管控参数管控2.物料,人物料,人员5S管控管控3.交交联度,剥离度,剥离强度管控度管控4.硅胶硅胶补胶量管控胶量管控 脱层
10、 脱层 脱层9.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式封装材料封装材料变色色紫外照射或是添加紫外照射或是添加剂导致致EVA,背板材料老化,背板材料老化变色色EVA失效原因:失效原因:1.温度温度过热或是或是UV照射照射2.EVA交交联度不足度不足3.EVA中添加中添加剂导致致变色色4.硅胶中成分硅胶中成分导致致失效影响:失效影响:1.变色色导致透光性下降,致透光性下降,组件功率下降件功率下降2.影响影响组件外件外观背板失效原因:背板失效原因:1.EVA对紫外紫外线截止失效截止失效2.EVA中紫外吸收中紫外吸收剂分解,分解,加速紫外敏感背板加速紫外敏感背板变色色3.背板是紫外敏感材料背板是紫
11、外敏感材料失效影响:失效影响:1.水汽隔离性能下降,水汽隔离性能下降,焊带、电池片腐池片腐蚀2.绝缘性能下降性能下降3.组件功率件功率轻微下降微下降4.影响影响组件外件外观管控方向:管控方向:1.新供新供应商商导入的入的评审及稽核及稽核2.工程工程变更管控(新材料,机台的更管控(新材料,机台的导入,工入,工艺参数的参数的变更等)更等)3.原材料原材料进料料检验(剥离(剥离强度度,交交联度等)度等)4.车间层压等工序工等工序工艺监控(控(层压温度及均匀度,真空度,温度及均匀度,真空度,层压时间)5.材料的可靠性材料的可靠性试验(“双双85”,耐紫外,耐紫外试验等,参照等,参照IEC61215)6
12、.安装安装环境与物料匹配性境与物料匹配性EVA黄变EVA黄变背板黄变10.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式闪电纹EVA中的中的过氧化物在水汽的作用下与氧化物在水汽的作用下与电池片池片栅线中的中的银发生反生反应,生成,生成银的氧化物。的氧化物。电池片池片隐裂,背板裂,背板EVA的透水率高加速了的透水率高加速了闪电纹的的产生。生。失效原因:失效原因:1.EVA中中VA含量偏高,含量偏高,与与银发生化学反生化学反应2.背板、背板、EVA透水率透水率过高高3.使用使用环境湿度境湿度过大大4.组件件隐裂裂失效影响:失效影响:1.外外观不良不良2.栅线氧化,影响氧化,影响电流收流收集,功率下降集
13、,功率下降3.组件件热斑斑风险改善方向:改善方向:1.使用防使用防闪电纹的的EVA2.提高提高层压温度,减少温度,减少VA残残留留3.减少减少组件件EL隐裂裂4.选用透水率低的封装材料用透水率低的封装材料闪电纹闪电纹/隐裂闪电纹/热斑11.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式背板背板龟裂粉化裂粉化在紫外和水汽的作用下,背板中的在紫外和水汽的作用下,背板中的PET层或涂覆或涂覆层发生降解,使背板呈生降解,使背板呈现出开裂或粉化出开裂或粉化问题。失效原因:失效原因:1.背板透水率高,背板透水率高,导致致PET水解水解2.背板防背板防护紫外能力差紫外能力差导致降解致降解3.背板背板层间剥离力低
14、剥离力低失效影响:失效影响:1.外外观不良不良2.栅线氧化,氧化,EVA水解,水解,组件寿命降低件寿命降低3.组件件绝缘性能下降性能下降管控方向:管控方向:1.使用耐候性好的含氟型使用耐候性好的含氟型背板材料,背板材料,2.材料引材料引进前前进行可靠性行可靠性试验,验证耐候性。耐候性。3.减少减少组件背板磨件背板磨损或划或划伤。背板开裂背板开裂背板粉化12.光伏光伏组件件户外常外常见失效模式失效模式功率衰减大功率衰减大组件功率衰减是指光伏件功率衰减是指光伏组件随着光照件随着光照时间的增的增长,组件件输出功率逐出功率逐渐下降的下降的现象。包括光致象。包括光致衰减和老化衰减。衰减和老化衰减。失效原
15、因:失效原因:1.劣劣质的硅片或的硅片或电池片,池片,LID过大,硼氧复合体多大,硼氧复合体多导致少子寿命下降快。致少子寿命下降快。2.组件件质量量问题导致,例如致,例如隐裂、断裂、断栅,虚,虚焊等等3.封装材料老化,包括玻璃,封装材料老化,包括玻璃,背板等透光率的下降等。背板等透光率的下降等。失效影响:失效影响:1.组件件输出功率下降,出功率下降,发电量降低量降低管控方向:管控方向:1.使用使用N型型电池片池片2.减少硼氧复合体,使用减少硼氧复合体,使用LID小的小的电池片池片3.加加强过程控制,减少程控制,减少组件缺陷件缺陷4.使用耐候性使用耐候性优良的封装材料良的封装材料5.规范范电站站
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