CN104701207B - 一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法 - Google Patents

一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,与现有技术相比解决了尚无针对蜗牛纹现象预测方法的缺陷。本发明包括以下步骤:组件层压;制造隐裂纹;层压件密封;层压件测试;蜗牛纹观察。本发明给出了一种针对蜗牛纹的预先测试方法,本方法可在大批量组件制作前就能预知相同工艺条件下组件会不会出现蜗牛纹,进而达到预防蜗牛纹的目的,避免了不合格组件的生产。

Description

一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件技术领域,具体来说是一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法。
背景技术
由于太阳能行业在我国的发展时间较短,大量的使用性能没有经过充分的验证,导致目前使用中的组件大批量失效。蜗牛纹是指一种化学反应导致银栅线变成棕色条纹,出现在连接电池片安装的EVA上,其颜色与电池片本身银栅线的白色形成鲜明对比,外貌像蜗牛而得名。目前业内暂时没有针对蜗牛纹的专项检测项目,也没有针对蜗牛纹的测试方法。在IEC61215:2005、IEC61730-2:2004、UL1703:2004国际标准的认证流程中并未有对太阳能电池组件蜗牛纹进行测试的规定。其中在IEC61215:2005中规定的湿热、湿冻、热循环、紫外等测试,仅仅是温度、湿度、光照的部分条件,没有一个项目将三种条件同时模拟,故无法模拟组件在户外的发电环境,无法测试出蜗牛纹现象。如表1所示,利用IEC61215:2005、IEC61730:2004、UL1703:2004等已有的常规老化测试项目有紫外测试、湿热测试、湿冻测试和热循环测试等,通过对这些项目的测试验证测试能否发现蜗牛纹现象。
表1 常规老化测试对蜗牛纹现象的预测结果表
测试项目 测试样品数(块) 测试条件 有无蜗牛纹现象
紫外测试 8 60℃,15KWh/㎡
湿热测试 8 1000h
湿冻测试 8 -40~85℃、85%RH、10次
热循环测试 8 -40~85℃、Isc、200次
如表1所示,测试中并没有看到任何蜗牛纹现象,并且根据TUV南德、扬州广电等大量数据证明,采用目前常规的老化测试方法,无法测出蜗牛纹现象。另外蜗牛纹现象的出现周期较长,一般是组件在户外正常发电的2到10年内出现,如果不对样品进行特殊处理,其测试周期会很长,光伏组件的其他测试方法无法应用到蜗牛纹测试上。
但是近年来在太阳能电池组件系统的应用过程中,发生了诸多由于蜗牛纹导致太阳能电池组件功率衰减的案例,其严重影响了太阳能电池组件在各应用领域的广泛使用和推广。因此,如何开发出测试太阳能电池组件蜗牛纹的方法实为必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中尚无针对蜗牛纹现象预测方法的缺陷,提供一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法来解决上述问题。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,包括以下步骤:
组件层压,将玻璃、上EVA、电池片、下EVA、背板按顺序进行层压,形成层压件;
制造隐裂纹,将层压件的玻璃面朝下,在保证背板完好性的前提下使用尖锐工具敲击层压件的背板,直至层压件的电池片产生隐裂纹;
层压件密封,将层压件四周用硅胶进行密封;
层压件测试,待层压件四周的硅胶固化后,将层压件放置在85℃、85%RH且有光源的条件下进行照射,光线与层压件的玻璃面垂直,光强要求为400~1500W/㎡;
蜗牛纹观察,在持续光照500~3000小时后,取出层压件进行外观预测,看有无蜗牛纹的存在;若未出现蜗牛纹,则表明上EVA和下EVA不会出现蜗牛纹现象,层压件符合要求;若出现蜗牛纹,则上EVA和下EVA会出现蜗牛纹现象,层压件不符合要求。
所述的制造隐裂纹包括以下步骤:
将层压件的玻璃面朝下,在层压件的背板上铺垫一层厚10~20mm的棉布,用尖锐的十字螺丝刀用力冲击粗棉布,冲击层压件里面的电池片,使电池片产生隐裂;
使用EL电致发光测试仪检测是否产生隐裂纹。
所述的蜗牛纹观察步骤中光照时间为1000小时。
所述的电池片为若干片的串联电池。
有益效果
本发明的一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,与现有技术相比给出了一种针对蜗牛纹的预先测试方法,本方法可在大批量组件制作前就能预知相同工艺条件下组件会不会出现蜗牛纹,进而达到预防蜗牛纹的目的,避免了不合格组件的生产。本发明安全可靠、评价准确、测试周期合理,能广泛应用于太阳能电池组件蜗牛纹的预测实验中。
附图说明
图1为本发明的方法流程图;
图2为本发明中层压件的材料层叠图;
图3为本发明中层压件测试的结构原理图;
其中,1-层压件、2-光源、11-玻璃、12-上EVA、13-电池片、14-下EVA、15-背板。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,用以较佳的实施例及附图配合详细的说明,说明如下:
如图1所示,本发明所述的一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,包括以下步骤:
第一步,组件层压。如图2所示,将玻璃11、上EVA12、电池片13、下EVA14、背板15按顺序进行层压,通过五者层叠后形成层压件1。本预测方法的目的是验证成品组件在日后的发电过程中的可靠性能,因此采用模拟成品组件的层叠结构,即玻璃11、上EVA12、电池片13、下EVA14、背板15按照图2的结构进行层压。电池片13为若干片的串联电池,数量在1~72片,若为72片则为一块正常尺寸的光伏电池板。背板15和玻璃11的耐候性能较好,用于模拟保护电池片在日后发电的过程中不被破坏。上EVA12和下EVA14分别位于电池片13的两面,分别起到了粘结背板15和电池片13、电池片13和玻璃11的目的。
第二步,制造隐裂纹。制造隐裂纹的目的是有效缩短蜗牛纹现象产生的周期。由于组件材料的不合格,将会导致组件在日后的发电过程中产生蜗牛纹现象,该现象一般产生在组件正常发电的2~10年间,如果按照正常组件进行蜗牛纹测试,那么测试周期太长,无法应用。研究发现出现蜗牛纹的组件均有隐裂纹出现,并且发现隐裂纹有加速诱导蜗牛纹现象产生的作用。
在隐裂纹对蜗牛纹的影响实验中,对采用相同材料(样品采用的EVA为不合格品,该样品曾发生蜗牛纹现象),使用相同的制作工艺,制作200片层压样品用于蜗牛纹现象研究。其中100片样品用尖锐物品敲击层压件1的背板15,使电池片13产生隐裂纹,但不破坏背板15,另外100片不做任何处理。最后将这200片样品放置在相同的环境下(温度:85℃;湿度:85%RH;光强:1000W/㎡),观测蜗牛纹现象。测试结果如表2所示:
表2 隐裂纹对蜗牛纹的影响1000小时实验对比表
电池片处理方式 测试样品数量(块) 测试时间 有无蜗牛纹现象
电池片隐裂 100 1000h
电池片正常 100 1000h
电池片隐裂的样品中83块有明显的蜗牛纹现象,27块有轻微蜗牛纹现象;电池片正常的样品并没有产生任何蜗牛纹现象。
我们再将该200片样品再次放置在温度:85℃;湿度:85%RH;光强:1000W/㎡的环境下测试,测试结果如下:
表3 隐裂纹对蜗牛纹的影响2000小时实验对比表
电池片处理方式 测试样品数量(块) 测试时间 有无蜗牛纹现象
电池片隐裂 100 1000h+2000h 有,蜗牛纹现象扩大
电池片正常 100 1000h+2000h 有部分样品产生轻微蜗牛纹
电池片隐裂的样品其蜗牛纹现象扩大化;电池片正常的样品有43块发生轻微蜗牛纹现象,其他57块暂无现象。
由此,可以看出,若电池片13出现隐裂纹的情况下,可以对蜗牛纹的产生起到加速作用,能够用于缩短蜗牛纹的预测产生。因此需要将层压件1的玻璃11面朝下,在保证背板15完好性的前提下使用尖锐工具敲击层压件1的背板15,直至层压件1的电池片13产生隐裂纹。其具体步骤如下:
(1)将层压件1的玻璃11面朝下,在层压件1的背板15上铺垫一层厚10~20mm的棉布,用尖锐的十字螺丝刀用力冲击粗棉布,冲击层压件1里面的电池片13,使电池片13产生隐裂;
(2)使用EL电致发光测试仪检测是否产生隐裂纹。
第三步,层压件1密封,将层压件1四周用硅胶进行密封。
第四步,层压件1测试。待层压件1四周的硅胶固化后,如图3所示,将层压件1放置在85℃、85%RH且有光源2的条件下进行照射,光源2的光线与层压件1的玻璃11面垂直,光强要求为400~1500W/㎡。太阳能电池组件在正常发电过程中,有温度、湿度、光照等条件,通过该测试步骤能够模拟太阳能电池组件在户外发电的环境,并且对该条件进行加严,使蜗牛纹现象加速出现,以缩短测试周期。
第五步,蜗牛纹观察,在持续光照500~3000小时后,取出层压件1进行外观预测,看有无蜗牛纹的存在。持续光照时间最优为1000小时,因为目前IEC61215:2005的测试项目中最长测试时间为1000h,国际电工委员会经过大量数据证明完成1000h的测试,如果没有异常,可认定该样品具有长期的可靠性能。在此若未出现蜗牛纹,则表明上EVA和下EVA在以后使用中也不会出现蜗牛纹,层压件符合要求。若出现蜗牛纹,则表明上EVA和下EVA在以后使用中会出现蜗牛纹,层压件不符合要求。
通过采用不同厂家的EVA所制成的层压件进行测试,利用本发明预测方法验证其是否会发生蜗牛纹现象,其中电池片13均采用隐裂处理,测试条件85℃;湿度:85%RH;光强:1000W/㎡,每种样品3个。实验结果如表4所示:
表4 使用本方法对13个样本的实验对比表
EVA厂家及种类 有无蜗牛纹现象 出现时间/天 出现数量/条
1 / /
2 / /
3 19 2
4 / /
5 28 1
6 / /
7 / /
8 / /
9 / /
10 / /
11 / /
12 35 1
13 / /
本次采用不同EVA厂家、不同规格的13个样品进行测试,发现有3个样本出现了蜗牛纹现象,其他家的正常,从而证明了本方法的实际应用可行性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,其特征在于,包括以下步骤:
11)组件层压,将玻璃(11)、上EVA(12)、电池片(13)、下EVA(14)、背板(15)按顺序进行层压,形成层压件(1);
12)制造隐裂纹,将层压件(1)的玻璃(11)面朝下,在保证背板(15)完好性的前提下使用尖锐工具敲击层压件(1)的背板(15),直至层压件(1)的电池片(13)产生隐裂纹;
13)层压件(1)密封,将层压件(1)四周用硅胶进行密封;
14)层压件(1)测试,待层压件(1)四周的硅胶固化后,将层压件(1)放置在85℃、85%RH且有光源(2)的条件下进行照射,光源(2)的光线与层压件(1)的玻璃(11)面垂直,光强要求为400~1500W/㎡;
15)蜗牛纹观察,在持续光照500~3000小时后,取出层压件(1)进行外观预测,看有无蜗牛纹的存在;若未出现蜗牛纹,则表明上EVA(12)和下EVA(14)不会出现蜗牛纹现象,层压件符合要求;若出现蜗牛纹,则上EVA(12)和下EVA(14)会出现蜗牛纹现象,层压件不符合要求。
2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,其特征在于,所述的制造隐裂纹包括以下步骤:
21)将层压件(1)的玻璃(11)面朝下,在层压件(1)的背板(15)上铺垫一层厚10~20mm的棉布,用尖锐的十字螺丝刀用力冲击棉布,冲击层压件(1)里面的电池片(13),使电池片(13)产生隐裂;
22)使用EL电致发光测试仪检测是否产生隐裂纹。
3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,其特征在于,所述的蜗牛纹观察步骤中光照时间为1000小时。
4.根据权利要求1所述的一种用于太阳能电池组件的蜗牛纹预测方法,其特征在于,所述的电池片(13)为若干片的串联电池。
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