CN106057702B - 一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)建立合格的热斑温度范围；(2)测试太阳能电池片的热斑温度T_片测；(3)判定T_片测≤T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度合格；判定T_片测＞T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度不合格。本发明提供的具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法成本低、测试周期短(现有方法在组件端分选耗时5h，改进后只需0.5h)，同时测试样本量不受限制，可大量测试以获得丰富数据量，并且此方法测试到的组件热斑温度准确可靠。

Description

一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法

技术领域

本发明太阳能电池技术领域，涉及一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法。

背景技术

随着太阳能电池的广泛应用，一些影响光伏组件发电性能及其寿命的不利因素也随之出现，热斑效应就是其中之一。所谓热斑效应，指的是当组件中的一个电池或一组电池被遮光或损坏时，工作电流超过了该电池或电池组降低了的短路电流，在组件中会发生热斑加热。此时受影响的电池或电池组被置于反向偏置状态，消耗功率，从而引起过热。温度过高可能会导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、焊带腐蚀等永久性破坏，给组件的安全性和可靠性造成极大的隐患。现有测试方法是对组件的热斑特性进行抽测，不能完整表征所有样品的热斑特性，而且测试过程耗时费力，无法做到实时监控。

引起组件热斑的因素有很多，其中一个重要因素是太阳能电池热斑。太阳能电池热斑指的是在一定条件下，电池内某处由于隐裂、边缘漏电、过烧等引起的局部温度过高。如果这种电池片用于光伏组件，在特定条件下，很有可能会造成组件热斑，导致组件损坏。

因此，将存在热斑风险的电池片筛选出来这项工作显得尤为重要。目前电池制造商采取的措施是在电池测试阶段增设热斑检测装置，并赋予相应的分选条件，将问题电池片挑选出来。但是组件的热斑分选条件不能适用于电池，而目前电池端热斑分选还没有对应的方法，要做到准确筛选，就要求满足一定的分选条件。

分选条件制定的基础是找到电池热斑温度和与之对应的组件热斑温度的对应关系。为了确保此对应关系准确可靠，一方面要求测试得到的热斑温度准确，另一方面要求数据量丰富。电池热斑温度由热斑检测装置获得，可以满足上述两方面的要求。而关于大量、准确的组件热斑温度的获得，目前还没有行之有效的办法。

本领域需要开发一种能够有效监测太阳能电池热斑温度的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法，所述方法包括如下步骤：

(1)建立合格的热斑温度范围：

①提供太阳能电池片的测试样本；

②测定所述测试样本中每个太阳能电池片的热斑温度T_片；

③将所述测试样本中的至少1个太阳能电池片组装成层压件；

④测定所述层压件中每片太阳能电池片的热斑温度T_组件；

⑤设定太阳能层压件的热斑合格温度为T₀；

⑥以T_片为横坐标，以T_组件为纵坐标，绘制X-Y点图；

⑦将T_组件≥T₀的第一个点的横坐标记为T_片’，横坐标在T_片’以下的范围即为合格的热斑温度范围；

(2)测试太阳能电池片的热斑温度T_片测；

(3)判定T_片测≤T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度合格；判定T_片测＞T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度不合格。

本发明通过小层压件的热斑分选条件快速制定太阳能电池片的热斑分选条件，由此在太阳能电池片的生产过程中，只需要通过太阳能电池片的热斑温度就可以判断其组装成太阳能层压件的热斑温度是否合格。

本发明所述检测方法中的层压件所组装的太阳能电池片可以是单片太阳能电池层压，也可以是多片太阳能电池层压。当所述层压件中为多片太阳能电池层压时，其中的多片太阳能电池互相不做串焊，也就是在对层压件进行热斑温度检测时，测试电路中只有被测太阳能电池片一个电池片。

优选地，所述测试样本中太阳能电池片的数量至少20个，优选至少100个。

优选地，所述太阳能电池片的热斑温度T_片的测试方法为：给太阳能电池片施加第一反向偏压U₁，测试电池片整面的热斑温度，取最高温度点的温度为T片。

优选地，所述反向偏压为单片太阳能电池片最大功率点的工作电压，即为U_mpp。

优选地，所述反向偏压的施加方式是脉冲式电压。

优选地，所述脉冲式电压的峰值在-16～0V之间，例如-15V、-14V、-13V、-12V、-11V、-10V、-9V、-8V、-7V、-6V、-5V、-4V、-3V、-2V、-1V等。

优选地，所述层压件按照热斑合格温度为T₀的太阳能层压件的制备工艺方法制备。

所述“热斑合格温度为T₀的太阳能层压件”可以理解为：制备的太阳能电池片组装成太阳能层压件后，对热斑温度的要求范围为T₀。而此处层压件的制备工艺方法按照所述热斑合格温度为T₀的太阳能层压件的制备方法制备，包括盖板、封装材料的选择和组装工艺。通常情况下，T₀应不大于所述下盖板的熔点温度。

优选地，所述层压件的制备工艺方法包括如下步骤：

将至少1个太阳能电池片与导流件电连接形成电连接件，在所述电连接件上下分别覆盖封装材料和盖板，形成由上至下依次为上盖板、封装材料、电连接件、封装材料、下盖板结构的层压件。上述导流件延伸至层压件外，并在层压件的上下表面分别汇流形成两个输出端，上述输出端与外接电源反向连接，即外接电源正极与电连接件的负极耦合，外接电源负极与电连接件的正极耦合，从而对层压件施加反向偏压。

优选地，所述层压件的热斑温度T_组件的测试方法为：

将层压件连接第二反向偏压U₂，提供照射层压件的模拟太阳光，接通电路，调节太阳光的光强，使得电路的测试电流为I_mpp，稳定此时的太阳光强，测得层压件的最高温度，即为层压件的热斑温度T_组件。

优选地，所述太阳光强的稳定时间为10～60min范围内的任意点值。

太阳光光强的稳定时间太短，升温不充分，测试结果不准确，过长造成工艺时间延长。

优选地，所述第二反向偏压U₂＝单片太阳能电池片最大功率点的工作电压×(太阳能电池组装件中一个二极管控制的太阳能电池片的数量-1)。

优选地，所述测试电流I_mpp＝测试的单片太阳能电池片最大功率点的工作电流。

优选地，所述测试电压选自5～15V范围内的任意点值。

优选地，所述T₀为160～180℃范围内的任意点值。

对于T₀的具体选择，本发明不做具体限定，典型但非限制性的可以是161℃、162℃、163℃、164℃、165℃、166℃、167℃、168℃、169℃、170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃等。

本发明的目的之二是提供一种所述层压件中每片太阳能电池片的热斑温度T_组件的测试装置，包括如下结构：

能够水平放置太阳能电池组装件或层压件的样品放置台，所述样品放置台为镂空结构，至少将层压件或组件中的太阳能电池片镂空出来，使温度探测仪直接照射太阳能电池片背面；在样品放置台下方放置温度探测仪，用于探测太阳能电池组装件或层压件中的太阳能电池片的温度；在样品放置台上方设置可调强度的太阳光源；电源，与所述太阳能电池组装件或层压件中的太阳能电池片电连成回路。

优选地，所述太阳能电池片的热斑温度的测试装置为用于目的之一所述的用于具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法中步骤④的测试。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法通过寻找太阳能电池片的热斑温度与太阳能片在组装后的层压件中的热斑温度的关系，得到两者的对应关系，由此只需要通过判定太阳能电池片的热斑温度就可以得知这个太阳能电池片在太阳能电池组装件中的热斑温度是否合格。本发明所述检测方法成本低、测试周期短(现有方法在组件端分选耗时5h，改进后只需0.5h)，同时测试样本量不受限制，可大量测试以获得丰富数据量，并且此方法测试到的组件热斑温度准确可靠。

附图说明

图1是层压件中每片太阳能电池片的热斑温度T_组件的测试装置结构示意图；

图2是实施例1的T_片-T_组件的点图。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

一种所述层压件中每片太阳能电池片的热斑温度T_组件的测试装置，包括如下结构：

能够水平放置太阳能电池片或层压件的样品放置台1，所述样品放置台1为镂空结构，至少将层压件或组件中的太阳能电池片2镂空出来，使红外线温度探测仪3直接照射太阳能电池片2背面；在样品放置台1下方放置红外线温度探测仪3，用于探测太阳能电池组装件或层压件中的太阳能电池片2的温度；在样品放置台1上方设置可调强度的太阳光源4；电源5，与所述太阳能电池组装件或层压件中的太阳能电池片2电连成回路，如图1所示。

实施例1

一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法，包括如下步骤：

(1)建立合格的热斑温度范围：

①提供29片太阳能电池片作为测试样本；

②测定所述测试样本中每个太阳能电池片的热斑温度T_片；

③将所述测试样本中的太阳能电池片分别组装成29个层压件；

④测定所述层压件中每片太阳能电池片的热斑温度T_组件；

⑤取180℃(T₀)为太阳能层压件的热斑合格温度；

⑥以T_片为横坐标，以T_组件为纵坐标，绘制X-Y点图，如图2；

⑦将T_组件＝T₀的第一个点的横坐标记为T_片’，横坐标在T_片’以下的范围即为合格的热斑温度范围；

(2)测试太阳能电池片的热斑温度T_片测；

(3)判定T_片测≤T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度合格；判定T_片测＞T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度不合格。

测试例1

①按照实施例1中的检测方法测试太阳能电池片的热斑温度，并选取热斑温度合格的太阳能电池片，这里选择的热斑温度为25℃；

②将上述太阳能电池片制作成太阳能层压件；

③测定层压件的热斑温度为155℃(小于180℃)，即层压件的热斑温度为合格。

测试例2

①按照实施例1中的检测方法测试太阳能电池片的热斑温度，并选取热斑温度不合格的太阳能电池片，这里选择的热斑温度为41℃；

②将上述太阳能电池片制作成太阳能层压件；

③测定层压件的热斑温度为192℃(大于180℃)，即层压件的热斑温度为不合格。

上述测试结果显示：采用本发明的检测方法得到的检测结果准确可靠。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种具有合格热斑温度范围的太阳能电池片的检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）建立合格的热斑温度范围：

①提供太阳能电池片的测试样本；

②测定所述测试样本中每个太阳能电池片的热斑温度T_片；

③将所述测试样本中的至少1个太阳能电池片组装成层压件；

④测定所述层压件中每片太阳能电池片的热斑温度T_组件；

⑤设定太阳能层压件的热斑合格温度为T₀；

⑥以T_片为横坐标，以T_组件为纵坐标，绘制X-Y点图；

⑦将T_组件≥T₀的第一个点的横坐标记为T_片’，横坐标在T_片’以下的范围即为合格的热斑温度范围；

（2）测试太阳能电池片的热斑温度T_片测；

（3）判定T_片测≤T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度合格；判定T_片测＞T_片’，则所述太阳能电池片的热斑温度不合格。

2.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述测试样本中太阳能电池片的数量至少20个。

3.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述测试样本中太阳能电池片的数量至少100个。

4.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述太阳能电池片的热斑温度T_片的测试方法为：给太阳能电池片施加第一反向偏压U₁，测试电池片整面的热斑温度，取最高温度点的温度为T_片。

5.如权利要求4所述检测方法，其特征在于，所述第一反向偏压U₁为单片太阳能电池片最大功率点的工作电压，即为U_mpp。

6.如权利要求4所述检测方法，其特征在于，所述反向偏压的施加方式是脉冲式电压。

7.如权利要求6所述检测方法，其特征在于，所述脉冲式电压的峰值在-16~0V之间。

8.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述层压件的制备工艺方法包括如下步骤：

将至少1个太阳能电池片与导流件电连接形成电连接件，在所述电连接件上下分别覆盖封装材料和盖板，形成由上至下依次为上盖板、封装材料、电连接件、封装材料、下盖板结构的层压件。

9.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述层压件的热斑温度T_组件的测试方法为：

将层压件连接第二反向偏压U₂，提供照射层压件的模拟太阳光，接通电路，调节太阳光的光强，使得电路的测试电流为I_mpp，稳定此时的太阳光强，测得层压件的最高温度，即为层压件的热斑温度T_组件；

所述测试电流I_mpp为测试的单片太阳能电池片最大功率点的工作电流。

10.如权利要求9所述检测方法，其特征在于，所述太阳光强的稳定时间为10~60min范围内的任意点值。

11.如权利要求9所述检测方法，其特征在于，所述第二反向偏压U₂=单片太阳能电池片最大功率点的工作电压×（太阳能电池组装件中一个二极管控制的太阳能电池片的数量-1）。

12.如权利要求1所述检测方法，其特征在于，所述T₀为160~180℃范围内的任意点值。