用一句話來概括,就是說隱裂是光伏組件的缺陷。
隱裂是指電池片(組件)受到較大的機(jī)械或熱應(yīng)力時(shí),可能在電池單元產(chǎn)生肉眼不易察覺的隱性裂紋。
近幾年,晶硅組件廠家為了降低成本,晶硅組件越做越薄,從而降低了電池片防止機(jī)械破壞的能力,從而導(dǎo)致了在運(yùn)輸和安裝過程中組件隱裂的產(chǎn)生,下面讓我們詳細(xì)的了解下組件的隱裂。
1、隱裂的形狀類型
根據(jù)電池片隱裂的形狀,可分為5類:樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個(gè)電池片的裂紋。
2、隱裂對光伏組件的影響
不同的隱裂,對電池片功能造成的影響也是不一樣的。先來看一張電池片的放大圖。
根據(jù)晶硅電池的結(jié)構(gòu),如上圖,電池片產(chǎn)生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細(xì)柵線”搜集和導(dǎo)出。當(dāng)隱裂導(dǎo)致細(xì)柵線斷裂時(shí),細(xì)柵線無法將收集的電流輸送到主柵線,將會(huì)導(dǎo)致電池片部分甚至全部失效。
基于上述原因,我們可以看出對電池片功能影響最大的,是平行于主柵線的隱裂(第4類)。根據(jù)研究結(jié)果,50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。
45°傾斜裂紋(第3類)的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。
垂直于主柵線的裂紋(第5類)幾乎不影響細(xì)柵線,因此造成電池片失效的面積幾乎為零。
相比于晶硅電池表面的柵線,薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導(dǎo)電膜,所以這也是薄膜組件無隱裂的一個(gè)原因。
有研究顯示,組件隱裂嚴(yán)重時(shí),會(huì)導(dǎo)致組件功率的損失,但是損失的大小并不一定。裂紋對組件電性能的影響小,而裂片對組件功率損失非常大;老化試驗(yàn),即組件在工作或非工作的情況下,溫、濕度變化可能會(huì)引起電池片隱裂的加劇;組件中沒有隱裂的電池片比隱裂的電池片抗老化能力強(qiáng)。
3、檢測隱裂的手段
EL(Electroluminescence,電致發(fā)光)是簡單有效的檢測隱裂的方法。其檢測原理如下。
電池片的核心部分是半導(dǎo)體PN結(jié),在沒有其它激勵(lì)(例如光照、電壓、溫度)的條件下,其內(nèi)部處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),電子和空穴的數(shù)量相對保持穩(wěn)定。
如果施加電壓,半導(dǎo)體中的內(nèi)部電場將被削弱,N區(qū)的電子將會(huì)被推向P區(qū),與P區(qū)的空穴復(fù)合(也可理解為P區(qū)的空穴被推向N區(qū),與N區(qū)的電子復(fù)合),復(fù)合之后以光的形式輔射出去,即電致發(fā)光。
當(dāng)被施加正向偏壓之后,晶體硅電池就會(huì)發(fā)光,波長1100nm左右,屬于紅外波段,肉眼觀測不到。因此,在進(jìn)行EL測試時(shí),需利用CCD相機(jī)輔助捕捉這些光子,然后通過計(jì)算機(jī)處理后以圖像的形式顯示出來。
給晶硅組件施加電壓后,所激發(fā)出的電子和空穴復(fù)合的數(shù)量越多,其發(fā)射出的光子也就越多,所測得的EL圖像也就越亮;如果有的區(qū)域EL圖像比較暗,說明該處產(chǎn)生的電子和空穴數(shù)量較少(例如圖3中電池中部),代表該處存在缺陷(復(fù)合中心);如果有的區(qū)域完全是暗的,代表該處沒有發(fā)生電子和空穴的復(fù)合(圖3和圖4中紅線所標(biāo)處),也或者是所發(fā)光被其它障礙所遮擋(圖3和圖4主柵線處),無法檢測到信號(hào)。
4、小結(jié)
1)隱裂種類眾多,但不是所有的隱裂都會(huì)對電池片有影響;
2)組件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)過程中,考慮到晶硅組件的易裂特征,需要在安裝電站的各個(gè)過程注意并改進(jìn)作業(yè)流程,盡量減少組件隱裂的產(chǎn)生。
3)對于檢測隱裂,目前EL是最有效的方法。
4)導(dǎo)致組件隱裂的原因眾多,大家要弄清楚原因后再追究責(zé)任,不能盲目聽信他人之言。
原標(biāo)題:光伏組件的隱裂!