光伏组件问题系列总结——组件功率衰减原因分析

光伏组件问题系列总结——组件功率衰减原因分析一、绪论在光伏行业发展形势一片大好情况下，光伏行业也出现了一些问题，其中光伏组件功率衰减幅度较大问题，对电站运营商及组件厂商影响都比较大。本文试图从多个方面分析组件功率衰减的原因，尽量在生产中避免，提高组件质量，以减少电站运营商的投诉，提高自身声誉。二、原因分析目前市场上主流的晶体硅光伏组件是由钢化玻璃、 EVA、晶体硅电池片、背板、铝边框、接线盒、硅胶等原辅材通过一定的封装工艺，加工制作而成。组件功率衰减是指光伏组件随着光照时间的增长，组件输出功率逐渐下降的现象。导致组件输出功率下降的原因有三大类：第一类为组件的光致衰减及老化衰减；第二类是组件质量问题造成的功率非正常衰减；第三类为外界环境因素导致的破坏性影响，引起组件功率衰减甚至组件损坏。三、光致衰减及老化衰减所谓光致衰减是指阳光的照射导致电池片功率下降的现象。光伏组件光致衰减可分为两个阶段：初始光致衰减和老化衰减。3.1 初始光致衰减初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定。导致这一现象发生的主要原因是 P型（掺硼）晶体硅片中的硼氧复合体降低了少子寿命。通过改变 P 型掺杂剂，用稼代替硼能有效的减小光致衰减；或者对电池片进行预光照处理，是电池的初始光致衰减发生在组件制造之前，光伏组件的初始光致衰减就能控制在一个很小的范围之内，同时也提高组件的输出稳定性。光致衰减更多的与电池片厂家有关，对于组件厂商的意义在于选择高质量的电池片来降低光致衰减带来的影响。3.2 老化衰减老化衰减是指在长期使用中出现的极缓慢的功率下降，产生的主要原因与电池缓慢衰减有关，也与封装材料的性能退化有关。其中紫外光的照射时导致组件主材性能退化的主要原因。紫外线的长期照射，使得 EVA及背板（ TPE结构）发生老化黄变现象，导致组件透光率下降，进而引起功率下降。这就要求组件厂商在选择 EVA及背板时，必须严格把关，所选材料在耐老化性能方面必须非常优秀，以减小因辅材老化而引起组件功率衰减。四、组件质量问题引起的衰减组件在生产过程中的一些常见的质量问题，也是导致组件在发电过程中功率衰减的主要原因。常见的质量问题主要有 ;1、组件受光面硅胶、 EVA残留未清洗到位，引起室外灰尘的附着，易造成热斑损坏组件。图 1 组件表面清洗不到位2、助焊剂使用不当助焊剂的滥用。电池片表面存在较多助焊剂残留，封装前未作处理，封装后仍有腐蚀作用易造成焊带发绿，增大组件电阻，降低组件功率。另外，残留助焊剂 PH值较小时也可能与 EVA反应产生黄变，导致组件功率的下降。电池焊接时，助焊剂使用不当，造成 EVA与助焊剂产生反应，在电池表面形成大量白斑，组件功率大幅度下降。图 2 助焊剂使用不当引起白斑3、气泡组件内存在明显的气泡，经长期使用，气泡面积增大甚至产生连续性的气泡通道，将造成组件功率下降最终造成组件不能使用。图 3 组件气泡4、虚焊组件内电路焊接面积过少，在恶劣的气候条件下，经高低温交变的影响，易产生连接失效，最终造成组件功率的大幅下降。图 4 焊接面积过小5、电池片分档组件中电池片功率、电流分档不一致，组件实际输出功率与组件理论功率差异过大。分档不一致会造成组件电性能测试曲线异常，引起热板效应，长时间使用会大幅降低组件功率。图 5 电流分档不一致，电性能曲线出现台阶6、层压不合理或二次层压层压温度过高，或层压时间过长，以及组件返修二次层压，组件经过高温后， EVA黄变老化系数增大，长时间户外使用，会是 EVA及背板等辅材发生黄变，最终导致组件发电功率大幅度下降。图 5 组件 EVA黄变前后7、电池片选用时内部存在缺陷或污染电池片缺陷会在长时间的使用过长中暴露出来，是组件功率大幅下降。电池片厂家的甄选至关重要，另外组件厂商也应配备相关的检测仪器，如 EL分选仪， EL测试仪等，以减少问题电池片流入生产工序。图 6 缺陷电池片 EL 测试照片（黑芯或黑斑片）8、隐裂电池片组件中存在隐裂的电池片，其功率相对正常同规格组件功率稍低，在长期的使用过程中，隐裂纹加剧延伸，造成更多面积从组件电路上减少，同时会引起热斑效应，引起组件热斑，甚至烧毁。图 7 热斑导致组件损毁五、外界环境因素导致的破坏性影响，引起组件功率衰减甚至损坏。光伏电站在后期的使用过程中，因大部分电站的安装地点都是在野外，因此会碰到各种各样的天气和环境条件，其中最容易导致组件功率下降的因素就是热斑效应。外界因素导致的热斑效应主要是指太阳电池组件在阳光照射下，由于部分组件受到乌云或者树叶等的遮挡无法工作，是的被遮盖的部分组件升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑。图 8 暗斑热斑可能导致整个电池组件损坏，甚至造成整个电厂的瘫痪，造成损失。因此，需要认真研究热斑形成的内外在原因，从而减小热斑形成的可能性。六、小结目前在系统应用领域的功率衰减问题，其主要原因还是组件的质量问题造成的输出功率下降，这种情况的功率衰减，是没有办法在后期应用过程中避免的，我们更多应该做的是控制生产过程中的质量，改进生产工艺，提高产品质量。另外很重要的一点，热斑效应是导致功率衰减的重要原因之一，建议组件厂商订购相关检测设备，减少导致热斑效应因素的产生。