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      光伏組件材料失效之分析

      2021-06-13

        一、導語

        提到光伏產品,信任已家喻戶曉。從地面光伏電站,房屋建筑一體化BIPV、太陽能發電高速公路,節能轎車等方面都有光伏產品的影子,信任在不久的將來光伏的運用會愈加廣泛。

        光伏組件作為太陽能發電系統中的核心部件,其運用壽數與層壓工藝有必定關系,但更取決于其所運用的原材料本身的功用,其間最關鍵的就是光伏背板。光伏背板作為組件的最外層,與外界環境直觸摸摸,飽嘗野外風吹雨打、暴曬、腐蝕和污染;還與內部的封裝材料相觸摸,起到對外避免漏電,對內阻遏水汽的作用。

        光伏背板由高分子材料組成,有一些光伏背板在運用一段時間后,會提前露出出明顯的質量問題,甚至會導致組件失效。當時光伏背板露出出來的其間一個嚴重問題就是背板開裂。研究發現,背板開裂問題首要會集在3A背板中。運用了3A背板的光伏電站在安裝一年后背板表面現已出現很多微裂紋,投運四年后背板開裂比例現已超過40%。2016年前后,全球稀有GW級的光伏電站受影響,包含國內的西部電站和海外電站,嚴重影響電站的投資收益。

        二、背板開裂問題分析

        針對背板開裂問題,研究人員從全球各地抽取了運用3-6年就出現背板開裂的組件,并經過了一系列化學和機械檢驗。成果表明,最軟弱的區域發生在背板的內側,而非露出在空氣中的外層。另外發現裂紋大多發生在電池片的空地之間。

        光伏組件在運用過程中,封裝材料EVA(乙烯乙酸乙烯酯)在水汽(光伏背板均有必定的透水率)和陽光(包含紫外光)的作用下,在必定的溫度下會發生水解反應,發生乙酸,背板材料觸摸乙酸會導致降解,進而出現了開裂。在電池不和的EVA封裝材料因為受光較弱,相對于電池空地的EVA水解較少。簡言之,背板開裂的首要原因是EVA水解發生乙酸導致,電池片空地的裂紋較多也是因為空地的EVA受光照較強所形成的。

        三、檢驗條件的改進

        從上述的分析成果看出,EVA水解需求具有的條件是:光照、水汽和溫度,三者缺一不可。而當時針對光伏產品最常用的檢測標準IEC61215和IEC61730中,只有獨自的紫外UV老化系列試驗和獨自的高溫高濕DH系列試驗,即因此常規的紫外UV老化試驗和高溫高濕DH試驗是無法仿照EVA水解反應對組件全體壽數的影響。在此布景下,華陽檢測率先引進了UV+DH復合式老化環境箱,是國內僅有的幾家能夠完結復合檢測的組織之一,該復合試驗箱能夠有用的驗證零部件材料(包含背板)在雜亂的試驗環境下抗各種老化功用的能力。

        四、何為UV+DH復合式老化環境箱

        UV+DH復合式老化環境箱是將兩個獨立的老化試驗(UV+DH)進行兼并,完結兩個試驗項目(UV+DH)一同工作,即在高溫高濕環境下進行紫外老化的檢驗,可廣泛用于光伏連接器、光伏背板、光伏組件(小尺寸)的耐候性檢驗。華陽檢測現有的復合式老化環境箱輻照的有用面積為1m×1m,紫外輻照強度150~250W/m2,累計輻照總量可設置范圍15kWh/m2~120kWh/m2,溫度可到達95℃,濕度可高達95%RH??梢罁枨笳{理總的紫外輻照量和高溫高濕環境的時間。

        五、如何進行DH+UV復合式老化檢驗

        華陽檢測依據零部件材料的檢驗標準和檢驗經歷,引薦進行復合式老化試驗的檢驗參數如下表:

        通過上述的試驗能夠在短時間內評價零部件材料的質量,是一個快速高效的選擇方法。華陽檢測正在用DH+UV復合式老化箱為客戶進行連接器材料的紫外高溫高濕試驗,如下圖所示(設置參數:溫度為85℃,濕度為85%RH,輻照量為120kWh/m2,檢驗時間為1000h)。

        六、結語

        目前為止,越來越多的材料廠商開端重視并展開復合式試驗項目的檢測作業,信任在不久的將來,復合式老化檢測將會歸入到常規的檢測項目中。華陽檢測將時間關注光伏職業的發展趨勢,與檢測設備廠家共同研發新的檢測設備,為光伏職業產品質量的驗證供應最牢靠的服務。

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