太阳能组件测试仪在硅PV组件中的衰降和失效模式的应用

太阳能组件测试在PV在组件中的使用极为重要 在整个组件从硅片开始到电站组件安装后各个环节都会存在隐裂问题,如不能提前发现,隐裂材料制造出来的组件将会造成非常大的损失,EL检测仪就是在这一个过程中进行内部缺陷的测试,包含虚焊,断栅,隐裂,低效率片,边缘漏电,过刻等问题

因为没有移动部件(在其它发电设备中产生可靠性问题的主要来源),PV组件的工作寿命主要是由稳定性和对它的结构材料的腐蚀所决定的。制造这保证20年寿命的担保表明了现行批量生产的硅PV组件的质量。然而,存在几种失效模式和衰降机制,可以减少功率输出或者引起组件失效。几乎全部这些机制与水的进入和热应力有关。

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PV组件衰降和失效的例子。表明水蒸汽的进入引起的太阳电池减反射膜的衰降

输出功率的可逆性衰降
因为可逆的原因,PV组件可能输出的功率逐渐减少。例如,可能被生长在前方的树木遮挡,前表面覆盖了尘土(前表面的尘土可能使PV组件的输出减少10%)。一个组件可能已经失效了,或者组件之间的互连可能改变了方阵的工作点。但是,这个功率的减少是可逆的,如果引起的原因被矫正。

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方阵表面的灰土可以引起失配损失或输出功率均衡的减少

PV组件的衰降和失效
衰降机制可能包括,随时间的流逝PV组件输出功率在组件减少,或者由于组件中某个太阳电池恶毒失效而引起的输出功率的全面下降。
太阳电池衰降
引起组件性能渐进性衰降的原因可能包括:
RS增加,由于腐蚀(通常由水或者蒸汽引起)或者电极的黏着力下降;
RSH减少,由于金属迁移通过了PN结;
减反射膜退化。
电池短路
在电池互连之间可能产生短路,如下图所示。对于薄膜太阳电池,这也是一个普通的失效模式,因为薄膜太阳电池的顶接触和背接触更靠近,有更多的机会经受由于针孔、局部腐蚀和电池材料的损坏引起的短路。

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互连短路引起的电池失效

电池的开路
这是一个普通的失效模式,虽然富余的接触点和互连线允许电池继续流通电流。电池碎裂的原因包括:
热应力;
冰雹;
在处理和封装过程中的损伤,导致了潜在的碎裂,在制造阶段是不能够发现的,但是在后来的某一时刻显现出来。

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碎裂的电池表明,怎样互连才能够有助于避免组件的开路失效

互连开路
由于循环热应力和风载荷产生的疲劳,导致互连开路失效。
组件开路
在组件结构中也发生开路失效,一般发生在接线盒或者连接线上。
组件短路
虽然每一个组件在销售前都经过测试,组件短路通常是制造缺陷的结果。由于气候、分层、碎裂或者电化学腐蚀引起绝缘下降而产生短路。
组件玻璃破碎
故意破坏、热应力、搬运,风或者冰雹,可能引起顶端玻璃的破裂。
组件分层
在早期组件中产生的一种普通的失效模式,现在组件分层问题减少了。通常是由于键合强度下降、湿气的进入、光热老化、温湿度膨胀的差产生的应力引起的。
热斑失效
失配、碎裂或者遮挡电池,可能导致热斑失效,如前面热斑加热一节中讨论的。
旁路二极管失效
用于克服失配问题的旁路二极管可能自己失效,通常是由于容量不够大。如果PN结的温度可以保持低于128℃,可以减少这个问题。
密封剂失效
UV吸收剂和其它的密封剂稳定剂,保证了组件密封材料的长寿命。但是,由于浸出、扩散而产生的缓慢的损耗,一旦浓度下降到某个临界水平,就产生了密封材料的快速衰降。特别是,EVA层的褐变,伴随着内在的乙酸,引起某些方阵输出功率逐渐减少,特别是聚光系统。



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