光伏組件失效模式介紹

1、組件失效模式介紹 匯報人：徐連富 部門：品質(zhì)中心 3.組件實驗室常見失效模式 2.組件戶外常見失效模式 1.前言目錄前言u光伏組件失效模式分類 u光伏組件失效浴盆曲線u晶體硅光伏組件的失效通常分為三類：早期失效、隨機失效、損耗失效。我們推進的所有可靠性的改善都是為了：u1.減少早期失效，u2.減低隨機失效，u3.推遲損耗失效。 前言光伏組件介紹-結構及物料光伏組件可以分為晶體硅光伏組件及薄膜組件，本文主要進行晶體硅光伏組件常見的失效模式分析。光伏組件三明治結構序號物料名稱特性作用1玻璃高太陽能透過比、低吸收比、低反射比和高強度高太陽能透過比、低吸收比、低反射比和高強度保證電池片較高的轉(zhuǎn)換效率保

2、證電池片較高的轉(zhuǎn)換效率耐紫外輻射、耐堿、抗老化、低透水汽率保護組件免受外界環(huán)境損害，保證壽命2EVA高透明，柔軟，堅韌度及黏連性保證電池片較高的轉(zhuǎn)換效率耐紫外輻射、抗老化，低透水汽率，低熱阻保護組件免受外界環(huán)境損害，保證壽命3電池片高光電轉(zhuǎn)化效率，較高的弱光性光電轉(zhuǎn)換較高的耐候行4背板耐紫外輻射、抗老化，低透水汽率，低熱阻保護組件免受外界環(huán)境損害，保證壽命5接線盒高耐候性，高阻燃，低電阻導出組件電能，減少熱斑損壞高機械強度，組件組件間連接6邊框高機械強度，高耐候行保護組件免受外界環(huán)境損害，保證壽命較低的密度降低組件重量7焊帶匯流條高抗拉強度，延伸率及可焊接性連接電池片收集電流低電阻率前言u光伏

3、組件一般提供五年的產(chǎn)品質(zhì)量保證和10-25年的產(chǎn)品功率保證，25年內(nèi)產(chǎn)品最大功率衰減不超過20%。u組件戶外使用受到各種環(huán)境因素的侵蝕影響。 u炎熱，霜凍，日夜溫差u風載，雪載，冰雹，踩踏輻射輻射UVUV溫度溫度濕度濕度濕氣濕氣機械應力機械應力u灰塵，鹽霧，風沙大氣大氣u雨水，霜，露水,凝露光伏組件戶外常見失效模式 組件破碎熱斑脫層封裝材料變色閃電紋背板開裂粉化功率衰減電池片隱裂碎片焊帶腐蝕電池片氧化白斑線盒進水燒毀焊接失敗PID效應光伏組件戶外常見失效模式組件破碎管控點：管控點：1.1.提供組件安裝手冊提供組件安裝手冊2.2.優(yōu)化組件包裝運輸方式優(yōu)化組件包裝運輸方式3.3.組件制程工藝改善，

4、減組件制程工藝改善，減少熱斑產(chǎn)生少熱斑產(chǎn)生4.4.玻璃來料質(zhì)量管控，測玻璃來料質(zhì)量管控，測試玻璃抗沖擊性試玻璃抗沖擊性失效原因：失效原因：1.1.外力沖擊：冰雹，石頭等造成玻璃破損，可以通過破裂的形狀判斷；外力沖擊：冰雹，石頭等造成玻璃破損，可以通過破裂的形狀判斷；2.2.玻璃自身原因：例如玻璃自爆主要為玻璃內(nèi)硫化鎳膨脹導致，自爆率約為玻璃自身原因：例如玻璃自爆主要為玻璃內(nèi)硫化鎳膨脹導致，自爆率約為0.3%0.3%；3.3.不正確的安裝方式：不可靠的搬運，安裝方式，牢固度不足，受力不均等不正確的安裝方式：不可靠的搬運，安裝方式，牢固度不足，受力不均等4.4.高溫：組件熱斑等高溫：組件熱斑等失效

5、影響：失效影響：發(fā)電量降低，火災隱患，人身傷害發(fā)電量降低，火災隱患，人身傷害玻璃自爆外力撞擊安裝不當熱斑燒毀光伏組件戶外常見失效模式熱斑當組件工作電流超過因為遮擋或是有缺陷的電池片或電池組的短路電流時，在組件中會發(fā)生熱斑加熱，受影響的電池或電池組被置于反向偏置狀態(tài)，消耗功率，引起過熱失效原因：1.硅片電池缺陷2.電池表面有異物3.電池之間不匹配：效率電流混檔，衰減不一致4.二極管并聯(lián)的電池片數(shù)目過多5.陰影遮擋6.焊接不良失效影響：1.焊接處融化，2.過高的溫度導致封裝材料加速老化3.局部過熱導致玻璃破碎4.組件燒毀管控方向 電池質(zhì)量管控1.包括硅片/電池片EL缺陷檢測2.電池片光衰一致性3.

6、電性能水位一致性制程管控1.焊接質(zhì)量（虛焊，過焊）2.制程隱裂EL檢測3.組件異物4.換片補片檔位一致性組件安裝維護1.安全的包裝運輸防護2.合理的安裝角度距離3.定期清理，避免遮擋 熱斑正面 熱斑背面 熱斑起火光伏組件戶外常見失效模式脫層背板與EVA分層，EVA與玻璃分層，EVA與電池片間分層失效原因：1.濕氣，紫外等導致封裝材料間的粘粘力被破壞，2.金屬離子的污染3.材料匹配性不好4.層壓參數(shù)不合理5.背板層間分層6.硅膠密封性不好失效影響：1.焊帶、電池片腐蝕，致使組件報廢2.影響組件外觀3.遮擋電池片，功率輸出下降管控方向：物料管控1.新材料導入流程2.組件可靠性試驗監(jiān)控制程控制：1.

7、層壓參數(shù)管控2.物料，人員5S管控3.交聯(lián)度，剝離強度管控4.硅膠補膠量管控 脫層 脫層 脫層光伏組件戶外常見失效模式封裝材料變色紫外照射或是添加劑導致EVA，背板材料老化變色EVA失效原因：1.溫度過熱或是UV照射2.EVA交聯(lián)度不足3.EVA中添加劑導致變色4.硅膠中成分導致失效影響：1.變色導致透光性下降，組件功率下降2.影響組件外觀背板失效原因：1.EVA對紫外線截止失效2.EVA中紫外吸收劑分解，加速紫外敏感背板變色3.背板是紫外敏感材料失效影響：1.水汽隔離性能下降，焊帶、電池片腐蝕2.絕緣性能下降3.組件功率輕微下降4. 影響組件外觀管控方向：1.新供應商導入的評審及稽核2.工程

8、變更管控（新材料，機臺的導入，工藝參數(shù)的變更等）3.原材料進料檢驗（剝離強度,交聯(lián)度等）4.車間層壓等工序工藝監(jiān)控（層壓溫度及均勻度，真空度，層壓時間）5.材料的可靠性試驗（ “雙85”，耐紫外試驗等，參照IEC61215）6.安裝環(huán)境與物料匹配性EVA黃變EVA黃變背板黃變光伏組件戶外常見失效模式閃電紋EVA中的過氧化物在水汽的作用下與電池片柵線中的銀發(fā)生反應，生成銀的氧化物。電池片隱裂，背板EVA的透水率高加速了閃電紋的產(chǎn)生。失效原因：1.EVA中VA含量偏高，與銀發(fā)生化學反應2.背板、EVA透水率過高3.使用環(huán)境濕度過大4.組件隱裂失效影響：1.外觀不良2.柵線氧化，影響電流收集，功率下

9、降3.組件熱斑風險改善方向：1.使用防閃電紋的EVA2.提高層壓溫度，減少VA殘留3.減少組件EL隱裂4.選用透水率低的封裝材料閃電紋閃電紋/隱裂閃電紋/熱斑光伏組件戶外常見失效模式背板龜裂粉化在紫外和水汽的作用下，背板中的PET層或涂覆層發(fā)生降解，使背板呈現(xiàn)出開裂或粉化問題。失效原因：1.背板透水率高，導致PET水解2.背板防護紫外能力差導致降解3.背板層間剝離力低失效影響：1.外觀不良2.柵線氧化，EVA水解，組件壽命降低3.組件絕緣性能下降管控方向：1.使用耐候性好的含氟型背板材料，2.材料引進前進行可靠性試驗，驗證耐候性。3.減少組件背板磨損或劃傷。背板開裂背板開裂背板粉化光伏組件戶外

10、常見失效模式功率衰減大組件功率衰減是指光伏組件隨著光照時間的增長，組件輸出功率逐漸下降的現(xiàn)象。包括光致衰減和老化衰減。失效原因：失效原因：1. 劣質(zhì)的硅片或電池片，LID過大，硼氧復合體多導致少子壽命下降快。2.組件質(zhì)量問題導致，例如隱裂、斷柵，虛焊等3.封裝材料老化，包括玻璃，背板等透光率的下降等。失效影響：失效影響：1.組件輸出功率下降，發(fā)電量降低管控方向：1.使用N型電池片2.減少硼氧復合體，使用LID小的電池片3.加強過程控制，減少組件缺陷4.使用耐候性優(yōu)良的封裝材料5.規(guī)范電站組件維護操作，減少玻璃損傷及隱裂序列號初始測試時間 測試功率(W)復測試時間 測試功率(W)衰減（%）240

11、037402220134962013-11-12245.602016.3.8233.315.27%114036802310713192014-1-14248.942016.3.8240.313.47%120037001111012092011-11-10242.342015.10.8234.573.21%120036201111003032011-11-10232.772015.10.8226.192.83%120036201111000722011-11-10232.032015.10.8225.092.99%單晶組件：第一年不超過3.5%，以后每年不超過0.68%，25年擔保期結束時組件輸

12、出功率不低于標稱功率的80%多晶組件：第一年不超過2.5%，以后每年不超過0.70%，25年擔保期結束時組件輸出功率不低于標稱功率的80%。 光伏組件戶外常見失效模式電池隱裂碎片電池在生產(chǎn)運輸安裝過程中，因設計，材料，運輸，安裝，維護缺陷導致電池出現(xiàn)不可目視的內(nèi)部損傷。失效原因：1.原材料不良：電池片，玻璃減薄2.制程不良：電池/組件生產(chǎn)制程不當3.設計不良：邊框強度不足4.不正確的包裝運輸方式5.安裝不良：粗暴安裝，踩踏6.不恰當?shù)木S護方式，重壓踩踏失效影響：失效影響：1.組件電性能降低，輸出降低2.易產(chǎn)生熱斑效應3.閃電紋產(chǎn)生，影響外觀管控方向：材料和設計：1.鋁合金力學結構強度設計優(yōu)化2

13、.玻璃彎曲度監(jiān)控優(yōu)化3.改進硅片質(zhì)量，降低硅片TTV，避免使用線痕片等B級硅片4.使用低翹曲度電池片。制程控制：1.優(yōu)化焊接工藝及焊帶選擇，降低翹曲度及焊接應力2.提升產(chǎn)線自動化水平，減少搬運周轉(zhuǎn)隱裂安裝運輸管控1.優(yōu)化包裝運輸方式，減少運輸隱裂2.安裝施工人員培訓，避免保利安裝隱裂/碎片隱裂熱成像光伏組件戶外常見失效模式焊帶黃變腐蝕失效原因：1.助焊劑中有機鹵化物殘留引起電子遷移導致腐蝕2.背板,EVA封裝材料透水率高，導致焊帶氧化腐蝕3.EVA水解產(chǎn)生的乙酸腐蝕焊帶4.焊帶中不同金屬的平衡電極電位導致腐蝕5.焊帶受潮，裸手接觸污染，殘留汗?jié)n導致腐蝕失效影響：1.黃變腐蝕，影響外觀2.電阻變

14、大，影響功率輸出3.腐蝕嚴重，熱斑燒毀風險。管控方向：1.減少助焊劑殘留2.選用低透水率的封裝材料3.開發(fā)添加其他微量元素制成的的焊帶4.拆封焊帶進行密封保存，不能裸手接觸焊帶腐蝕焊帶變色光伏組件戶外常見失效模式失效原因：1.焊接電池片存在氧化2.背板,EVA封裝材料透水率高，導致進水氧化腐蝕3.助焊劑殘留腐蝕柵線4.EVA分解殘留的醋酸類腐蝕柵線5.員工使用含有硫的橡膠手套6.組件在系統(tǒng)中正電壓偏置，銀漿發(fā)生電化學腐蝕管控方向：1.管控電池片存儲環(huán)境2.縮減電池焊接到層壓間留存時間3.使用透水率低的封裝材料，降低VA殘留4.選用無硫橡膠手套5.減少助焊劑殘留失效影響：1.柵線變色，影響外觀2

15、.電阻變大，影響功率輸出邊緣氧化整片氧化主柵邊氧化電池片變色氧化光伏組件戶外常見失效模式白斑電池焊接時助焊劑殘留導致白斑產(chǎn)生。失效原因1.焊接使用過量助焊劑，未清理干凈2.返修涂抹過量助焊劑3.助焊劑未及時更換失效影響1.電池片與EVA脫層，組件壽命降低 白斑 白斑 白斑管控方向：1.保證焊接效果前提下，減少助焊劑用量2.人工返修使用助焊劑及時進行清理3.助焊劑按照工藝要求進行更換光伏組件戶外常見失效模式線盒進水燒毀失效原因1.線盒連接器密封性差，進水腐蝕金屬部件2.線盒匯流條接線不良或焊接不良，導致發(fā)熱燒毀3.二極管擊穿，持續(xù)電流導致發(fā)熱燒毀4.使用環(huán)境超出防護等級規(guī)定，進水腐蝕5.連接器金

16、屬插針接觸面積小6.連接器連接未到位，虛接失效影響1.線盒燒毀，無功率輸出2.組件燒毀，報廢3.火災風險。線盒進水腐蝕 線盒燒毀 連接器燒毀管控方向：1.優(yōu)化線盒打膠工藝，保證線盒密封性2.提高線盒進料質(zhì)量，檢查線盒及端子的防護性3.規(guī)范員工操作手法，保證接線焊線效果符合要求4.根據(jù)使用環(huán)境選擇線盒類型，5.保證同一電站使用同型號線盒連接器6.規(guī)范電站安裝人員操作，保證接線質(zhì)量光伏組件戶外常見失效模式焊接失敗溫度，機械電氣等應力的變化導致焊點破壞失效原因1.虛焊，過焊2.焊帶與正銀，背銀焊接拉力不足，或是銀漿與硅片之間附著力低3.焊接面積過小失效影響1.易產(chǎn)生熱斑，組件燒毀2.電流或電壓降低，

17、功率輸出下降3.易造成電池片隱裂碎片3.組件斷路管控方向1.電池片銀漿與硅片附著力測試2.焊接拉力監(jiān)控3.焊接效果的確認，保證焊接面積，避免虛焊過焊的產(chǎn)生焊接失效焊接失效光伏組件戶外常見失效模式PID效應失效原因：1.外在原因：高溫，潮濕和逆變器陣列接地方式2.內(nèi)部原因：組件封裝材料和電池硅片質(zhì)量組件長期在高壓作用下式的玻璃，密封材料之間存在漏電流，大量電荷聚集在電池片表面，使得電池片表面鈍化效果惡化，導致Voc，Isc，F(xiàn)F降低，使組件性能低于設計標準控制方向：1.抗PID的EVA的使用2.抗PID效應的電池片3.逆變器負極接地4.雙波組件，透水率更低的背板材料失效影響：1.組件功率衰減嚴重

18、損失功率可達50%以上。 PID效應 PID效應 PID效應光伏組件實驗室常見失效模式IEC61215-2005中規(guī)定的試驗項目及流程光伏組件實驗室常見失效模式試驗室中常見的失效模式有以下幾種：在實驗室中，耐候性測試失敗的比例較高，其中濕熱試驗，約占到失效次數(shù)的42%，熱循環(huán)試驗（200次），約占到失效次數(shù)的18%。光伏組件實驗室常見失效模式電池片腐蝕DH1000h后，電池片被腐蝕。電池腐蝕的3種形式-電池邊緣開始腐蝕-焊帶處開始腐蝕-電池中心開始腐蝕產(chǎn)生原因：EVA在長期濕熱條件下產(chǎn)生的醋酸是導致電池腐蝕的主要原因焊帶腐蝕DH1000h后，焊帶被腐蝕。失效原因：-背板透水率高，產(chǎn)生氧化-EVA水解產(chǎn)生的醋酸腐蝕焊帶光伏組件實驗室常見失效模式Na+析出通常發(fā)生在濕熱測試后，主要原因是：Na+在高溫高濕下遷移玻璃中Na+