光伏組件原理及常見質(zhì)量問題.ppt

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光伏發(fā)電原理及組件生產(chǎn)過程中常見質(zhì)量問題,目 錄,1.光伏發(fā)電優(yōu)勢及原理,1.光伏發(fā)電優(yōu)勢及原理,太陽能發(fā)電的優(yōu)勢,太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬千瓦/秒； 地球表面0.1%太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)換效率5%，每年發(fā)電量可達(dá)5.61012千瓦小時，相當(dāng)于目前世界上能耗的40倍； 足以供給人類使用幾十億年。,1.光伏發(fā)電優(yōu)勢及原理,歐洲JRC的預(yù)測 (2000－2100),自天然氣起，以下為化石燃料 化石燃料生產(chǎn)峰值在2030-2040年之間,1.光伏發(fā)電優(yōu)勢及原理,光伏電池發(fā)電原理,N型半導(dǎo)體,P型半導(dǎo)體,純凈硅晶體中摻入5價雜質(zhì)磷/砷/銻,N型半導(dǎo)體； 如果摻入的是三價的硼/鎵，則會形成P型半導(dǎo)體。,光伏電池發(fā)電原理,1.光伏發(fā)電優(yōu)勢及原理,N區(qū)的電子擴(kuò)散至P區(qū)，自身帶正電； P區(qū)空穴被電子填補(bǔ)（接受電子）帶負(fù)電，PN結(jié)形成,光伏電池發(fā)電原理---光生伏打效應(yīng),1.光伏發(fā)電優(yōu)勢及原理,光照PN結(jié)將電子從共價鍵中激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴對； 電子向帶正電的N區(qū)運(yùn)動，空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動，形成電壓和電流；,2.光伏工藝過程及常見質(zhì)量問題,光伏組件是光伏電站的核心，也是初始投資之最大構(gòu)成，光伏組件成本越低，初始投資越少，光伏組件質(zhì)量越高，使用年限越長，發(fā)電量越高，度電成本越低。,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,光伏組件存在問題,影響光伏組件質(zhì)量因素有哪些？ 認(rèn)證后的產(chǎn)品為什么還在實際應(yīng)用中頻繁出現(xiàn)故障？ 光伏組件是否真的能夠有效運(yùn)行25年？ 組件潛在的缺陷對光伏電站的發(fā)電量和壽命有什么影響？,生產(chǎn)工藝,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件結(jié)構(gòu),2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件結(jié)構(gòu),2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件質(zhì)量的影響因素,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件設(shè)計— 可靠性測試,絕緣測試 測定組件的載流元件與組件邊框或外界之間的絕緣是否良好； 無絕緣擊穿或表面裂紋現(xiàn)象 在2Vsys+1000V下，漏電電流 ≤ 50μA 在500V下，絕緣電阻應(yīng)≥50MΩ（或漏電流≤10μA） 溫度系數(shù)測量 確定組件電流（α），電壓（β）和最大功率（δ）的溫度系數(shù)； 標(biāo)稱工作溫度測量 標(biāo)稱工作溫度是指在標(biāo)準(zhǔn)參考環(huán)境下，敞開式支架安裝情況下，太陽電池的平均平衡結(jié)溫。在系統(tǒng)設(shè)計中，比較不同組件設(shè)計的性能時該參數(shù)是一個很有價值的參數(shù)。 至少選用10個數(shù)據(jù)點，覆蓋300W/m2以上輻照度范圍，做（TJ-Tamb）隨輻照度變化的曲線，做回歸分析擬合； 確定800W/m2時的（TJ-Tamb）值，加上20℃即為標(biāo)稱工作溫度；,15,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,16,NOCT下的電性能： 條件：標(biāo)稱工作溫度，及800W/m2的輻照度，組件帶載情況下的電性能 操作執(zhí)行：可在測溫度系數(shù)時同時執(zhí)行 STC下的電性能： 條件：溫度25 ℃，輻照度1000W/m2，組件帶載情況下的電性能 操作執(zhí)行：太陽能模擬器 低輻照度下的電性能： 條件：溫度25 ℃+/-2 ℃ ，輻照度200W/m2，組件帶載情況下的電性能 操作執(zhí)行：太陽能模擬器，只是光強(qiáng)度變化，光譜分布和1000W/m2下相同 室外暴曬： 目的：對組件經(jīng)受室外條件的能力作初步評價并揭示組件在室內(nèi)試驗探查不到的一些綜合衰減因素（試驗時間短且實驗條件隨環(huán)境在變化，所以本試驗僅被用作可能存在問題的提示） 試驗執(zhí)行：組件短接，共接受60kW/m2的輻照 評估標(biāo)準(zhǔn)：1）無嚴(yán)重目測缺陷；2）Pmax衰減5%；3）滿足絕緣試驗,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,17,熱斑耐久試驗 確定組件承受熱斑加熱效應(yīng)的能力；組件內(nèi)某電池單元不匹配或裂紋、內(nèi)部連接失效、局部被遮光或弄臟使電池局部電壓電流積增大，從而產(chǎn)生局部溫升，可能導(dǎo)致焊接融化或封裝退化 紫外預(yù)處理試驗 熱循環(huán)和濕凍前，進(jìn)行紫外線預(yù)測試以證明材料和連接能經(jīng)受紫外衰減； 波長280nm ～400nm，5倍于對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度； 熱循環(huán)試驗,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,1. 太陽電池組件無嚴(yán)重外觀缺陷； 2. 太陽電池組件最大輸出功率的衰減不超過試驗前測試值的5%。 3. 滿足絕緣要求,18,濕凍試驗 確定組件承受高溫、高濕之后零下溫度對其影響的能力,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,1. 太陽電池組件無嚴(yán)重外觀缺陷； 2. 太陽電池組件最大輸出功率的衰減不超過試驗前測試值的5%。 3. 滿足絕緣要求,19,濕熱試驗 確定組件承受長期濕氣滲透的能力（無外觀缺陷，Pmax衰減0.1m2，R*A≥400MΩ?m2); 機(jī)械載荷試驗 確定組件經(jīng)受風(fēng)、雪或覆冰等靜態(tài)載荷的能力（無間歇斷路現(xiàn)象，無嚴(yán)重外觀缺陷，Pmax衰減5%，滿足絕緣測試要求）； 冰雹試驗 驗證組件經(jīng)受冰雹撞擊的能力（無間歇斷路現(xiàn)象，無嚴(yán)重外觀缺陷，Pmax衰減5%，滿足絕緣測試要求）； 旁路二極管熱性能試驗 評價旁路二極管的熱設(shè)計及防止對組件有害的熱斑效應(yīng)能相對長期的可靠性（目測無缺陷，TjT額定， Pmax衰減5%，滿足絕緣測試要求，二極管仍能正常工作）；,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 鋼化玻璃,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 鋼化玻璃,玻璃能夠增加組件轉(zhuǎn)換效率,優(yōu)質(zhì)的光伏用低鐵玻璃能夠增加透光率，從而增加組件電能輸出。 可以增加陷光性，增加光的吸收。,光伏玻璃透光率國標(biāo)為≥91%，目前不少企業(yè)采用高透玻璃，其透光率達(dá)到94.7%以上，該項技術(shù)可有效增加光伏組件的輸出。,高透光玻璃在西北風(fēng)沙氣候是否能長期穩(wěn)定,?,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— EVA,光伏組件在表面鋼化玻璃與背面背板的中間還有一層經(jīng)過固化的EVA層，其作用： 封裝電池片，防止外界環(huán)境對電池片的電性能造成影響。 增強(qiáng)組件的透光性。 將電池片，鋼化玻璃，TPT粘接在一起，具有一定的粘接強(qiáng)度。 EVA膠膜在未層壓前是線性大分子，當(dāng)受熱時，交聯(lián)劑分解，形成活性自由基，引發(fā)ＥＶＡ分子間反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。從而提高ＥＶＡ的力學(xué)性能、耐熱性、耐溶劑性、耐老化性。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— EVA,EVA對組件質(zhì)量的影響—黃變,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— EVA,EVA對組件質(zhì)量的影響— PID效應(yīng),三種不同EVA材料組件PID測試結(jié)果,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,光伏組件中與上蓋相對的組件背部的防護(hù)層，在戶外環(huán)境下保護(hù)太陽能電池組件不受外界條件影響。主要作用有： 防止水汽的的侵蝕; 阻隔氧氣防止氧化; 對組件進(jìn)行絕緣; 提高組件耐老化性、耐腐蝕性能; 可以反射陽光，提高組件轉(zhuǎn)化效率; 增加組件紅外發(fā)射率，可以降低組件的溫度。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,背板的優(yōu)劣直接決定組件的使用壽命，高品質(zhì)背板材料的抗紫外特性更好，可以更好保障組件的耐候性，提高組件的使用壽命。 背板結(jié)構(gòu),2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,背板結(jié)構(gòu),2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,PVF 特點,3.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,背板結(jié)構(gòu),3.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,PVF 特點,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,,背板對組件質(zhì)量的影響,背板層間粘合不合格可能導(dǎo)致背板分層，水汽、空氣滲入組件，造成組件電路短路或原材料被氧化，從而嚴(yán)重影響組件性能。 背板耐老化性不強(qiáng)，使用過程當(dāng)中可能導(dǎo)致背板發(fā)黃、脆裂、破壞絕緣性，從而影響組件性能。 背板的水汽滲透率過高，容易引起組件的PID，影響組件的衰減特性。,3.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 背板,,背板對組件質(zhì)量的影響,背板黃變：組件在戶外使用1—2年后PET背板和FEVE涂料背板顏色變化明顯，PVDF背板、KPE背板和BBF背板顏色也有變化，Tedlar和TPT背板顏色相對更為穩(wěn)定。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 接線盒,,接線盒對組件質(zhì)量的影響,二極管失效對組件質(zhì)量的影響,接線盒中的二極管因擊穿失效，并引起火災(zāi)，或組件不能正常工，后果會很嚴(yán)重，可能導(dǎo)致組件報廢作，影響電站發(fā)電效率。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 接線盒,,接線盒對組件質(zhì)量的影響,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 鋁邊框,,鋁邊框結(jié)構(gòu),鋁邊框?qū)M件質(zhì)量的影響,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 太陽電池,,太陽電池對組件質(zhì)量的影響,電池混檔：由于組件間電池采用串聯(lián)，電池片如不經(jīng)分檔，會造成組件間不匹配損失增大，從而造成封裝損失增大，導(dǎo)致組件功率損失。,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 太陽電池,,太陽電池對組件質(zhì)量的影響,電池混檔表現(xiàn)：由于組件中電池片之間不匹配導(dǎo)致測試異常，曲線出現(xiàn)“臺階”。EL也會出現(xiàn)亮度不同的現(xiàn)象。,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 太陽電池,,太陽電池對組件質(zhì)量的影響,電池混檔對組件質(zhì)量的潛在危害 1.部分低效電池溫度過高，容易形成熱斑，損壞電池。 2.組件衰減加速，組件壽命下降。,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組件原材料— 太陽電池,,太陽電池對組件質(zhì)量的影響,色差：電池分選未進(jìn)行色差分選,影響組件外觀，但不會對組件質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,組件的主要工藝步驟,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,串焊,串焊工序?qū)⒒ヂ?lián)條與電池片的主柵線焊接起來，目的是將電池片進(jìn)行串聯(lián)。,,,,,,,,,,,,,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,,串焊,,目的,焊接參數(shù)：溫度、焊接時間 硬件保養(yǎng)：烙鐵頭、傳送定位裝置 焊接拉力測試符合標(biāo)準(zhǔn) 焊接排版符合質(zhì)量要求,控制要點,串焊工序使用自動串焊機(jī)完成電池片單片焊接、串接、方陣排列作業(yè),2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,,,串焊工藝常見質(zhì)量問題-----虛焊,,現(xiàn)象,出現(xiàn)焊帶與電池片脫層，影響組件功率衰減 運(yùn)轉(zhuǎn)和抽真空過程中出現(xiàn)焊點脫開，層壓件造成外觀不良 過焊導(dǎo)致電池片內(nèi)部電極被損壞，直接影響組件功率衰減 降低組件壽命或造成報廢,虛焊風(fēng)險分析,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,焊接時機(jī)器或人工定位出現(xiàn)異常所致，也可能是因為層壓時隨著EVA的流動性所致。,串焊工藝常見質(zhì)量問題-----露白,現(xiàn)象,露白風(fēng)險分析,焊帶的偏移會導(dǎo)致焊帶與主柵面積接觸減少，收集電流的力降低，同時也會使電池片的受光面積減少，從而使組件功率或長期可靠性降低。,產(chǎn)生原因,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,裁切鋪設(shè),將組件串、玻璃、切割好的EVA、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準(zhǔn)備層壓。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間距離，為層壓做好準(zhǔn)備。（敷設(shè)層次由下而上：玻璃、EVA、電池片、EVA、背板）,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,,玻璃上料,將合格玻璃上至自動線,拆開來料的鋼化玻璃 目視檢查玻璃來料情況 搬運(yùn)鋼化玻璃到傳送帶 目視上料情況 玻璃傳送到下一工位,鋼化玻璃無污漬 鋼化玻璃符合質(zhì)量要求,目的,作業(yè)說明,控制要點,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,,- 標(biāo)準(zhǔn)：玻璃劃傷寬度≤0.1mm，長度≤20mm，不超過3條/m。 - 潛在風(fēng)險：降低組件的長期可靠性，組件表面的封裝玻璃完全破碎，透光率急劇下降，該組件電流幾乎為零，嚴(yán)重影響整個組串功率的輸出。,玻璃常見質(zhì)量問題-----玻璃劃傷,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,排列,,將電池串用互聯(lián)條連接起來，便于進(jìn)行層疊互聯(lián)條焊接質(zhì)量直接影響組件電性能的輸出。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,,裁切鋪設(shè),,將原材料依次排序，完成電池組件的鋪設(shè),目的,作業(yè)說明,隔離小條鋪設(shè)，匯流帶頭尾部連接 ID條碼粘貼，檢驗 EVA、TPT鋪設(shè),各部件間尺寸控制 焊接質(zhì)量檢查和控制 符合質(zhì)量要求,控制要點,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,EL檢測,,近紅外在暗箱狀態(tài)下捕捉到圖像，來判別組件的缺陷,目的,作業(yè)說明,選擇合適參數(shù)下測試模板測試 設(shè)備與組件間連接 條碼掃描 圖像判斷,參數(shù)控制：電流、電壓、曝光時間 缺陷類別根據(jù)EL標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定,控制要點,層壓前EL檢測與層壓后EL檢測可有效分辨電池的多種缺陷：如隱裂、混檔、污染、斷柵、焊接黑斑、黑芯片、短路黑片、網(wǎng)紋等等缺陷,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,層壓,,將敷設(shè)好的電池組件放入層壓機(jī)內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA融化，并加壓使融化的EVA流動充滿玻璃、電池片和背板膜之間的間隙，同時排出中間的氣泡，將電池、玻璃和背板緊密的粘合在一起，最好降溫固化取出組件。 層壓工藝是整個組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度和層壓時間要根據(jù)原材料來確定。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,層壓工序常見質(zhì)量問題—交聯(lián)不合格,,問題：電池片與EVA間出現(xiàn)脫層 原因：組件交聯(lián)度測試不合格，質(zhì)量控制失效。 風(fēng)險：組件產(chǎn)生熱斑，功率衰減加快。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,層壓工序常見質(zhì)量問題—氣泡,,產(chǎn)生原因：層壓機(jī)真空泵不能完全抽到真空或EVA膜厚薄不均勻，從而造成層壓中出現(xiàn)氣泡。 標(biāo)準(zhǔn)：氣泡不在電池表面，且氣泡不能成串，其余部位0.5 mm2～1mm2的氣泡≤3個，1mm2～1.5mm2的氣泡≤1個；單個氣泡直徑≤2mm，總體氣泡數(shù)≤4個；到內(nèi)邊框距離≥5mm 潛在風(fēng)險：在氣泡區(qū)域的電池片會加速氧化，影響組件的衰減與長期可靠性。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,層壓工序常見質(zhì)量問題—表面異物,,- 產(chǎn)生原因：層壓工藝衛(wèi)生不達(dá)標(biāo) - 標(biāo)準(zhǔn)：組件表面潔凈無異物。除密封粘接部位，其余表面（玻璃、邊框、背板、導(dǎo)線、連接頭等）無異物、硅膠、膠帶和EVA殘留。 - 潛在風(fēng)險：雜質(zhì)部分會造成遮光，嚴(yán)重時該區(qū)域容易形成熱斑；過熱的區(qū)域會引起EVA加速老化變黃，使該區(qū)域的透光率下降，從而使熱斑進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致組件損壞或早期失效。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,層壓工序常見質(zhì)量問題—背板凹坑,,- 產(chǎn)生原因：層壓工序中的異物所致。 - 集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)：小于一個電池片的面積，凹痕未延伸至玻璃邊緣 - 潛在的風(fēng)險:背板作為電池片背面的保護(hù)層，需要有良好的防潮、密封、阻燃、耐候特性等，背板凹坑會造成電池片隱裂，影響組件電性能的輸出，降低組件的使用壽命。,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,組框和裝接線盒是將固化層壓組件變成容易安裝和運(yùn)輸?shù)慕M件的過程，該過程的目的是提高組件的機(jī)械性能，保障組件的可靠性,注膠、組框、裝接線盒,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,使用裝框機(jī)把邊框安裝到組件上,流程功能,作業(yè)說明,控制要點,拿取邊框放置注膠機(jī)上注膠 注完膠邊框進(jìn)行預(yù)裝 預(yù)裝完組件進(jìn)行組框,注膠控制膠形、膠量、留白長度 裝框控制組裝質(zhì)量符合質(zhì)量要求,注膠、組框,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,補(bǔ)膠、裝接線盒,流程功能,作業(yè)說明,拿取接線盒并完成注膠 將注好膠的接線盒安裝在組件上 完成匯流帶的卡接 搬運(yùn)安裝好的組件到托盤上 在組件背面進(jìn)行補(bǔ)膠作業(yè),手工打接線盒膠，安裝接線盒在組件上，并將匯流帶進(jìn)行卡接后在組件背面補(bǔ)膠,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,組框常見質(zhì)量問題—密封不嚴(yán),,,2.組件工藝過程及常見質(zhì)量問題,,,成品檢驗、包裝裝箱,對送檢組件進(jìn)行外觀檢驗，包裝，裝箱,流程功能,作業(yè)說明,控制要點,搬運(yùn)組件到檢驗臺 根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對組件進(jìn)行檢驗 護(hù)套安裝 裝箱作業(yè) 定位條粘貼，入庫打包,根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)把關(guān)檢驗 裝箱不可混檔（同一功率檔位）,3.電站組件質(zhì)量保障措施,,,,,,,高要求的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),3.電站組件質(zhì)量保障措施,,,,,,,,,,,現(xiàn)場檢驗,出廠檢驗,駐廠監(jiān)造,完善的組件檢驗方案,謝 謝！,