光伏组件蜗牛纹的分析方法与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体的说是涉及一种光伏组件蜗牛纹的分析方法。

背景技术：

近年来，全球风力发电和光伏发电的年增长率均高达30％以上，其应用范围也越来越大。专家预测，到2050年太阳能将占人类使用能源的35％以上，成为第一大能源。太阳能是最具开发和应用前景的可再生能源之一，光伏发电是利用太阳能的最佳途径之一。

光伏产业的快速发展也势必让我们更加注意晶硅组件的质量控制，组件的生产涉及多晶硅料、硅片、电池片等环节，辅材包括背板、EVA、玻璃、接线盒、边框、焊带、硅胶/胶带等，复杂的生产工艺和众多的辅材决定了光伏组件在生产过程中的质量控制难度很大。近年来，太阳能行业一直有一个难以解释的现象，由于其不寻常的外观而被专家们称作“蜗牛纹”。经过一段时间，从安装始几个月到几年不等,太阳能组件的电池出现变色,大约一个手指粗的狭窄交错的暗线开始出现在组件的表面。蜗牛纹已经广泛出现，来自世界各地的超过13个组件生产商正面临类似的技术障碍。各国虽然对蜗牛纹进行了研究,但还没有找出确切的罪魁祸首。蜗牛纹不仅影响组件的外观,也威胁着组件的效率,对光伏电站的发展也产生了制约。蜗牛纹的出现在组件生产方和使用方之间挑起了经济纷争,扰乱了光伏行业的秩序。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种光伏组件蜗牛纹的分析方法，该分析方法不仅适用于蜗牛纹的失效分析，而且适用于光伏组件的可靠性研究分析。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种光伏组件蜗牛纹的分析方法，包括以下步骤：

步骤1，对失效的光伏组件进行外观检查：查看失效的光伏组件在可见光条件下的全貌特征；

步骤2，对失效的光伏组件进行光电性能的测试：测试失效的光伏组件的I-V曲线，与该光伏组件标称的主要参数：最大功率、开路电压、短路电流、填充因子进行比较其变化，分析组件衰减情况，同时采用红外缺陷测试仪(EL)测试失效的光伏组件的内部缺陷，查看失效的光伏组件内部电池片的隐裂缺陷；

步骤3，将可见光条件下光伏组件蜗牛纹产生位置与红外缺陷测试仪(EL)图像隐裂缺陷的位置进行对比，找出电池隐裂缺陷与蜗牛纹的对应关系，分析组件内部电池片隐裂与蜗牛纹产生的相互联系；

步骤4，制作一块常规的晶体硅组件，进行人为踩踏实验，然后通过红外缺陷测试仪(EL)测试踩踏后的晶体硅组件内部电池片的缺陷，分析其缺陷形状与带蜗牛纹的光伏组件的缺陷形状的对应关系；

步骤5，分析正常使用的失效的光伏组件的蜗牛纹在显微镜下的微观形貌，观察蜗牛纹的走向和颜色；

步骤6，把失效的光伏组件进行破坏性拆解，在拆解后的组件中分别选取有蜗牛纹位置和无蜗牛纹位置的电池碎片以及封装材料；

步骤7，对选取的电池碎片和封装材料做微观分析，采用扫描电子显微镜对电池片和封装材料进行形貌和元素分析，通过形貌变化和元素变化对蜗牛纹形成的机理进行分析；

步骤8，将分析数据和结果与所查看文献相结合，最终得出蜗牛纹形成的内外部原因；

步骤9，根据所得出的蜗牛纹形成原因和条件，对新制作的光伏组件重现蜗牛纹，以验证蜗牛纹形成的原因和条件。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤2中，采用室内光伏组件功率测试仪测试失效的光伏组件的I-V曲线。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤5中，通过金相显微镜观察蜗牛纹的走向和颜色。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤9中，对新制作的光伏组件通过模拟环境、加速老化的手段重现蜗牛纹，以验证蜗牛纹形成的原因和条件。

本发明的有益效果是：该光伏组件蜗牛纹的分析方法既可以用于分析蜗牛纹的形成原因，还适用于光伏组件其他的失效模式的质量分析，同时还可以为行业内关于光伏组件质量问题的纠纷提供一个解决途径及方法，同时，该失效分析方法简单易操作，而且合理有序。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为本发明实施例所述失效光伏组件EL图像；

图3为本发明实施例所述蜗牛纹与电池片隐裂位置关系图；

图4为本发明实施例所述树状或网状隐裂图；

图5为本发明实施例所述蜗牛纹的微观形貌；

图6为本发明实施例所述取样分析图；

图7为本发明实施例所述蜗牛纹的SEM和EDX分析图；

具体实施方式

结合实施例，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。

本实例提供光伏组件蜗牛纹的失效分析方法，包括以下步骤(参阅图1)：

步骤1、根据IEC61215标准，对蜗牛纹组件进行外观检查：有大量蜗牛纹出现，且蜗牛纹在可见光条件下为暗色线条。

步骤2、根据IEC61215标准，采用室内光伏组件功率测试仪测试组件I-V曲线，分析测得最大功率与组件标称功率差异，发现组件在使用半年之后，功率衰减约8％，超过了组件生产商的质保范围。

步骤3、采用红外缺陷测试仪测试失效组件的内部缺陷，发现组件内部电池片有大量隐裂缺陷，这是导致组件功率衰减严重的根本原因。如图2。

步骤4、对比蜗牛纹产生的位置与电池片隐裂的位置关系，发现蜗牛纹产生的位置，电池片一定存在隐裂缺陷。如图3。

步骤5、制作一块常规组件，对组件进行人为踩踏实验，之后采用红外缺陷测试仪检测，发现踩踏位置电池片出现大量树状或网状隐裂，与蜗牛纹组件内大部分隐裂形状类似。如图4。

步骤6、用金相显微镜观察蜗牛纹的形貌，发现Ag栅线正常为白色，而蜗牛纹经过处Ag栅线在可见光下表现为暗黑色，在显微镜下为黄色。如下图5。

步骤7、破坏拆解失效组件，选取产生蜗牛纹的电池片和EVA,如下图6。

步骤8、对上一步选取的样品进行SEM和EDX测试，发现产生蜗牛纹处的银栅线有银纳米颗粒生成，与Ag栅线异色位置结合处的EVA有Ag元素存在，且有蜗牛纹产生的银栅线比正常银栅线细，如图7。

通过以上分析步骤，可以推断电池片隐裂是蜗牛纹产生的先决条件，同时外部环境的光、热、水汽使得隐裂处电池片栅线与EVA发生化学反应，生产新生物质，在可见光下呈现为蜗牛纹。

步骤9、根据分析结果，使用踩踏后产生隐裂的组件进行紫外预处理，室外曝晒，高低温湿加速老化实验，可模拟重现蜗牛纹。