CN112371556B - 一种低热斑失效风险组件电池的分选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低热斑失效风险组件电池的分选方法，分别对Irev、Rshunt和Tmax设定取值范围，再将各取值范围分别依次划分为若干个端点不重合的取值区间；对该三个试验参数的各取值区间进行排列组合形成若干组试验条件；分选出满足每组试验条件的电池片，将满足各组试验条件的电池片分别制成组件；对各组件进行热斑耐久实验，测试组件热斑温度；选用热斑温度合格组件的那组试验条件；根据这些试验条件分别对这三个试验参数的各取值区间进行整合，得到该组件版型的电池片热斑合格的分选标准。本发明通过对电池片的Irev、Rshunt和Tmax进行管控，得到电池片热斑合格的分选标准，可有效降低电池封装组件热斑失效风险。

Description

一种低热斑失效风险组件电池的分选方法

技术领域

本发明涉及一种低热斑失效风险组件电池的分选方法。

背景技术

随着光伏产业技术的进步，行业对政府补贴的依赖减弱，在光伏无补贴时代，想要与传统化石燃料发电竞争，必然需要实现平价上网。大尺寸硅片的崛起，为组件实现更高功率，从前几年的单块组件功率300W提高至500W，甚至600W，由此带来了更低的度电成本，为电站投资者带来更大收益。

组件输出电流主要由单片电池面积决定，大尺寸硅片电池在不切分的情况下输出电流将大幅提升，会增加组件热斑及变流器电流失配等潜在风险。采用210mm硅片的组件产品目前主要采用三分片技术，使大尺寸+大功率组件开路电压与短路电流更为均衡。三分片技术具备更低的阴影遮挡损失，组件发电温度低于常规整片组件2-3℃，硅片切分带来组件内部电流减少降低内阻损失，以减小电池到组件端热斑耐久失效风险。

电池厂发给客户的电池片一般是A级片，A级电池片分选标准为并阻Rshunt≥50Ω，反向电流Irev≤0.5A。但是，A级电池片发给客户后做成组件仍然存在热斑失效问题，客户投诉问题较多，给电池厂带来较大困扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易行、可降低电池封装组件热斑失效风险的低热斑失效风险组件电池的分选方法。

本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种低热斑失效风险组件电池的分选方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)先对电池片的反向电流Irev设定取值范围，再将该取值范围依次划分为若干个端点不重合的取值区间；

(2)先对电池片的并阻Rshunt设定取值范围，再将该取值范围依次划分为若干个端点不重合的取值区间；

(3)先对电池片的温差Tmax设定取值范围，再将该取值范围依次划分为若干个取值区间；

(4)对反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax的各取值区间进行排列组合形成若干组试验条件，每组试验条件包括反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax的各一个取值区间；

(5)分选出满足每组试验条件的电池片，将满足各组试验条件的电池片分别制成组件，且该组件的版型与发给客户的组件版型相同；

(6)对各组件进行热斑耐久实验，测试组件热斑温度；

(7)若组件的热斑温度合格，则选用该组试验条件，转入步骤(8)；

若组件的热斑温度不合格，则不选用该组试验条件；

(8)根据这些试验条件分别对反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax这三个试验参数的各取值区间进行整合，形成电池片该三个试验参数的分选边缘条件，即为该组件版型的电池片热斑合格的分选标准。

本发明采用电池片的反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax这三个试验参数来分选电池片，以解决电池片在组件端热斑失效问题，通过对这三个试验参数进行管控，得到电池片热斑合格的分选标准，使用该标准对电池片进行分选，可有效降低电池封装组件热斑失效风险。

作为本发明的一种优选实施方式，所述反向电流Irev的取值区间为X个，所述反向电流Irev的取值范围：Irev≤a_x；X个取值区间依次为：Irev≤a₁，a₁＜Irev≤a₂，...，a_x-1＜Irev≤a_x。

作为本发明的一种优选实施方式，所述并阻Rshunt的取值区间为Y个，所述并阻Rshunt的取值范围：Rshunt≥b₁；Y个取值区间依次为：b₁≤Rshunt＜b₂、b₂≤Rshunt＜b₃，...，b_y-1≤Rshunt＜b_y，Rshunt≥b_y。

作为本发明的一种优选实施方式，所述温差Tmax的取值区间为Z个，所述温差Tmax的取值范围：Tmax≥0；Z个取值区间依次为：0≤Tmax≤c₁、c₁＜Tmax≤c₂，...，c_z-1Tmax≤c_z、Tmax＞c_z。

本发明在步骤(6)中，同时记录组件热斑耐久测试结果；在步骤(7)中，若组件的热斑温度和热斑耐久测试结果均合格，则选用该组试验条件，转入步骤(8)；若组件的热斑温度和热斑耐久测试结果其中之一不合格，则不选用该组试验条件。

本发明a₁、a₂，...，a_x，b₁、b₂，...，b_y和c₁、c₂，...，c_z这三组数列分别为等梯度递增数列。

本发明在步骤(7)中，组件的热斑温度小于或等于180℃为合格，反之，组件的热斑温度大于180℃为不合格。

本发明根据行业标准IEC61215进行组件热斑耐久实验测试：组件短接，暴露在照度(1000±100)W/m²，选择组件中发热最严重电池，在最严重的遮挡状态下，保持组件在消耗功率为最大的状态，暴晒5h；实验后组件外观无明显缺陷，功率衰减不超过5％，绝缘电阻合格，则组件热斑耐久测试合格。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

(1)本发明采用电池片的反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax这三个试验参数来分选电池片，以解决电池片在组件端热斑失效问题，通过对这三个试验参数进行管控，得到电池片热斑合格的分选标准，使用该标准对电池片进行分选，可有效降低电池封装组件热斑失效风险。

(2)本发明简单易行，成本低，实用性强，适于广泛推广和使用。

具体实施方式

本发明一种低热斑失效风险组件电池的分选方法，包括以下步骤：

(1)先对电池片的反向电流Irev设定取值范围：Irev≤0.5A，再将该取值范围依次划分为五个端点不重合的取值区间，即Irev≤0.1A、0.1A＜Irev≤0.2A、0.2A＜Irev≤0.3、0.3A＜Irev≤0.4和0.4A＜Irev≤0.5A。其中，0.1、0.2、0.3、0.4和0.5是等梯度递增数列，梯度为0.1。

(2)先对电池片的并阻Rshunt设定取值范围：Rshunt≥50Ω，再将该取值范围依次划分为六个端点不重合的取值区间，即50Ω≤Rshunt＜75Ω、75Ω≤Rshunt＜100Ω、100Ω≤Rshunt＜125Ω、125Ω≤Rshunt＜150Ω、150Ω≤Rshunt＜200Ω和Rshunt≥200Ω。其中，50、75、100、125和150是等梯度递增数列，梯度为25。

(3)先对电池片的温差Tmax设定取值范围：Tmax≥0℃，再将该取值范围依次划分为四个取值区间，即0℃≤Tmax≤1℃、1℃＜Tmax≤2℃、2℃＜Tmax≤3℃和Tmax＞3℃。其中，0、1、2、3是等梯度递增数列，梯度为1。

(4)对反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax的各取值区间进行排列组合形成若干组试验条件，每组试验条件包括反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax的各一个取值区间；比如：第一组试验条件：Irev≤0.1A、50Ω≤Rshunt＜75、0℃≤Tmax≤1℃；第二组试验条件：Irev≤0.1A、50Ω≤Rshunt＜75Ω、1℃＜Tmax≤2℃；第三组试验条件：Irev≤0.1A、75Ω≤Rshunt＜100Ω、1℃＜Tmax≤2℃；等等。

(5)分选出满足每组试验条件的电池片，将满足各组试验条件的电池片分别制成组件，且该组件的版型与发给客户的组件版型相同。例如：满足第一组试验条件的电池片有N个，将该N个电池片制成第一块组件，如果电池片数量足够，也可以制成两块以上的组件；满足第二组试验条件的电池片有L个，将该L个电池片制成第二块组件，如果电池片数量足够，也可以制成两块以上的组件；满足第二组试验条件的电池片有M个，将该M个电池片制成第三块组件，如果电池片数量足够，也可以制成两块以上的组件；以此类推。

(6)根据行业标准IEC61215，对各块组件进行热斑耐久实验，即找到组件中热斑最严重的那片电池片进行遮挡，遮挡面积为电池串二极管刚好导通时的面积(最严重遮挡情况)，测试组件热斑温度，并记录组件热斑耐久测试结果；

(7)若组件的热斑温度和热斑耐久测试结果均合格，则选用该组试验条件，转入步骤(8)；

具体通过电池红外热成像测温功能，当组件的热斑温度小于或等于180℃为合格，反之，组件的热斑温度大于180℃为不合格。

热斑耐久测试后外观无明显缺陷，功率衰减不超过5％，绝缘电阻合格，则热斑耐久测试合格，反之，不合格

若组件的热斑温度和热斑耐久测试结果其中之一不合格，则不选用该组试验条件；

比如：第一～三块组件的热斑温度和热斑耐久测试结果均合格，则第一组试验条件：Irev≤0.1A、50Ω≤Rshunt＜75Ω、0℃≤Tmax≤1℃；第二组试验条件：Irev≤0.1A、50Ω≤Rshunt＜75Ω、1℃＜Tmax≤2℃；第三组试验条件：Irev≤0.1A、75Ω≤Rshunt＜100Ω、1℃＜Tmax≤2℃，均选用。除此之外，其它各组试验条件都不选用。

(8)根据这些试验条件分别对反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax这三个试验参数的各取值区间进行整合，形成电池片该三个试验参数的分选边缘条件，即为该组件版型的电池片热斑合格的分选标准。

比如：先对反向电流Irev的取值区间进行整合，仅为一个取值区间：Irev≤0.1A，那么，该试验参数的分选边缘条件即为Irev≤0.1A；再对并阻Rshunt的取值区间进行整合，为两个取值区间：50Ω≤Rshunt＜75Ω和75Ω≤Rshunt＜100Ω，那么，该试验参数的分选边缘条件即为50Ω≤Rshuntt＜100Ω；然后对温差Tmax的取值区间进行整合，为两个取值区间：0℃≤Tmax≤1℃和1℃＜Tmax≤2℃，那么，该试验参数的分选边缘条件即为0℃≤Tmax≤2℃。

该组件版型的电池片热斑合格的分选标准是：反向电流Irev≤0.1A，并阻Rshunt：50Ω≤Rshuntt＜100Ω，温差Tmax：0℃≤Tmax≤2℃。

可见，本发明通过对电池片的反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax这三个试验参数进行管控，得到电池片热斑合格的分选标准，可有效降低电池封装组件热斑失效风险。

在其它实施例中，反向电流Irev的取值区间为X个，反向电流Irev的取值范围：Irev≤a_x；X个取值区间依次为：Irev≤a₁，a₁＜Irev≤a₂，...，a_x-1＜Irev≤a_x。a₁、a₂，...，a_x可以不是等梯度递增数列；并阻Rshunt的取值区间为Y个，并阻Rshunt的取值范围：Rshunt≥b₁；Y个取值区间依次为：b₁≤Rshunt＜b₂、b₂≤Rshunt＜b₃，...，b_y-1≤Rshunt＜b_y，Rshunt≥b_y。其中，b₁、b₂，...，b_y可以不是等梯度递增数列；温差Tmax的取值区间为Z个，温差Tmax的取值范围：Tmax≥0；Z个取值区间依次为：0≤Tmax≤c₁、c₁＜Tmax≤c₂，...，c_z-1＜Tmax≤c_z、Tmax＞c_z。其中，c₁、c₂，...，c_z可以不是等梯度递增数列。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低热斑失效风险组件电池的分选方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴先对电池片的反向电流Irev设定取值范围，再将该取值范围依次划分为若干个端点不重合的取值区间；

⑵先对电池片的并阻Rshunt设定取值范围，再将该取值范围依次划分为若干个端点不重合的取值区间；

⑶先对电池片的温差Tmax设定取值范围，再将该取值范围依次划分为若干个取值区间；

⑷对反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax的各取值区间进行排列组合形成若干组试验条件，每组试验条件包括反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax的各一个取值区间；

⑸分选出满足每组试验条件的电池片，将满足各组试验条件的电池片分别制成组件，且该组件的版型与发给客户的组件版型相同；

⑹对各组件进行热斑耐久实验，测试组件热斑温度；同时记录组件热斑耐久测试结果；

⑺若组件的热斑温度和热斑耐久测试结果均合格，则选用该组试验条件，转入步骤⑻；

组件的热斑温度小于或等于180℃为合格，反之，组件的热斑温度大于180℃为不合格；

若组件的热斑温度和热斑耐久测试结果其中之一不合格，则不选用该组试验条件；

⑻根据这些试验条件分别对反向电流Irev、并阻Rshunt和温差Tmax这三个试验参数的各取值区间进行整合，形成电池片该三个试验参数的分选边缘条件，即为该组件版型的电池片热斑合格的分选标准。

2.根据权利要求1所述的低热斑失效风险组件电池的分选方法，其特征在于：所述反向电流Irev的取值区间为X个，所述反向电流Irev的取值范围：Irev≤a_x；X个取值区间依次为：Irev≤a₁，a₁＜Irev≤a₂，…，a_x-1＜Irev≤a_x。

3.根据权利要求2所述的低热斑失效风险组件电池的分选方法，其特征在于：所述并阻Rshunt的取值区间为Y个，所述并阻Rshunt的取值范围：Rshunt≥b₁；Y个取值区间依次为：b₁≤Rshunt＜b₂、b₂≤Rshunt＜b₃，…，b_y-1≤Rshunt＜b_y，Rshunt≥b_y。

4.根据权利要求3所述的低热斑失效风险组件电池的分选方法，其特征在于：所述温差Tmax的取值区间为Z个，所述温差Tmax的取值范围：Tmax≥0；Z个取值区间依次为：0≤Tmax≤c₁、c₁＜Tmax≤c₂，…，c_z-1＜Tmax≤c_z、Tmax＞c_z。

5.根据权利要求4所述的低热斑失效风险组件电池的分选方法，其特征在于：a₁、a₂，…，a_x，b₁、b₂，…，b_y和c₁、c₂，…，c_z这三组数列分别为等梯度递增数列。