晶体硅光伏组件DH测试研究

别红玲+洪佳麟+刘伟+刘海平

摘 要：本文依照IEC61215的测试标准，进行DH测试及DH加严测试来评定组件的耐候能力，同时根据加速寿命推算组件的理论寿命周期。实验表明在层压工艺及原辅材料相同的条件下改变使用不同型号封装材料即EVA，组件功率衰减会出现差异性，同时根据实验结果还表明材料间的搭配也是决定可靠性是否通过的主要原因。

关键词：DH恒温恒湿测试；功率衰减；EL电致发光检测；EVA封装胶膜；原材料

中图分类号： TM914.4 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）14-166-2

0 引言

随着太阳能行业的发展及市场日渐成熟，光伏组件需要长期暴露在户外自然环境之下，紫外光、水汽、盐雾、风沙、高低温、化学物质等外部环境因素都会使组件的长期可靠性受到影响，尤其在一些极端恶劣的自然环境下，需要在保证综合性能良好的前提下，需使用具有部分性能更为优越的特殊功能材料，才能更好的保障光伏组件的长期可靠性。而电站运营中发现的越来越多的组件可靠性、衰降问题给组件制造商、投资者等带来了极大的潜在风险，在组件寿命周期的二十多年中，如何更好的考量组件的可靠性、寿命行业最热门研究话题。

本文经过 3个方案的测试及理论推导，来证明产品的可靠性、耐候性。

1 组件可靠性失效率统计

由图中可以看出热斑测试、湿冻测试、湿热测试、高低温测试这四种测试失效率最高的。 热斑效应就是当一个组件的一个或一组电池被遮光或损坏，组件的工作电流超过了该电池减少了的短路电流时，热斑加热就会发生。当这种情况发生时，该被影响和电池或电池组被迫处于反向偏置而且必定消耗功率，从而引起过热发生。出现热斑效应主要表现在焊点熔化或封装材料老化，电池裂纹或不匹配，内部连接失效，局部被遮光或弄脏均会引起这种缺陷。而湿冻、湿热、高低温这些都是温度和湿度变化，来考验组件的承受能力。湿热 DH就是反应问题序列之一，下面根据公司设备能力情况，下面针对湿热展开测试。

2 实验设计

2.1 在层压工艺及除EVA外其他原辅材料相同的情况下制备组件

在层压工艺及除EVA外其他原辅材料相同的情况下，制备4件组件，EVA分别是是A、B、C、D四个型号，每个型号1件，（交联度均符合要求）。在经过温度：85℃；湿度 85%，测试分步进行，现进行1000小时的测试之后测试功率及EL，之后再进行第二个1000小时测试，经过3个月的测试得出如下数据：

由图2图表信息来看DH2000后四块组件分别出现了 1.84%、4.85%、0.64%、42.19%的衰减，出现衰减较大组件是“0004D”。

由图3可以看出，“0004D”这块组件 EL 主要表现在沿着电极上出现大面积失效。

2.2 制作多晶组件

针对2.1里面 DH2000 后出现功率衰减较多的“0004D”这块组件使用的 EVA，用此款EVA 与2.1里面不同型号的背板，再次制作2块多晶组件，进行如2.1相同测试。再次经过3个月后测试数据如下：

由图4可以看出，“D-EVA”与背板Ⅱ匹配的组件DH2000 功率无下降，并出现功率小幅度上升，且相同情况下制作的 2 块功率变化表现趋势是一致的。抽取其中一块组件进行EL测试由图5可以看出组件前后EL无明显变化。

2.3 结合2.1及2.2的实验再次设计实验

选用“D-EVA”为封装胶膜， 抽取市场常见的 9款背板，分别与“D-EVA”进行搭配制成小样，确保层压工艺及交联度均符合要求的情况下，分别测试EVA与背板剥离强度，之后将所有的小样进行DH1000 测试，待测试结束后再次进行EVA与背板的剥离强度。数据如图6：

由图6中可以看出1号在DH测试前后数值都呈现最高，7号在DH测试前后数值都呈现最低3号、5号、9号三组数值表现相同趋势。

由图7中来看，数据可分3个类型，衰减大于60%的2号、6号、7号，衰减小于20%的3号、5号、8号、9号，居于中间的1号、4号。

结合图6及图7，可以得出1号虽然DH测试前后的数值呈现最高水平，但是在衰减来看却不是最优的。2号、6号在DH测试前后数值呈现较高水平，但在衰减来看却表现极差的。整体来看较稳定的搭配组合是8号、3号、5号、9号，最差的是7号。在选择材料搭配的时候也是选择稳定的。

3 实验分析

在2.1的实验中针对出现严重衰减的“0004”这块组件再次测试，沿着EL出现失效的部位进行剥离测试，发现此处几乎无强度，同时进行交联度测试，发现交联度与初始相比也下降了较多。那么出现严重衰减的这块组件可以理解为由于粘结力下降，导致大量水汽不断进入组件内部，这时EVA本身抗水解差抵抗不了DH2000的测试，那么整个体系就失去平衡。沿着主栅（最高的位置）开始蔓延破坏，破坏主栅焊接涂锡带，增加了这块的高度，那么，这部分EVA包裹的就会相比其他部位少，这部分也就会先呈现出来。

那么在2.2中通过DH2000测试后功率及EL仍表现较优状态的组件，功率反而有上升，经分析可得出以下几点，组件内部材料间的结合较好，完全抵抗水汽的侵蚀，同时玻璃及电池片表面存在很多毛细孔等，在层压时与EVA不能充分接触，在DH测试过程中逐渐达到完全接触，有利于提高透光率；还有EVA在DH测试过程中抗紫外剂等添加剂分解，有利于透光率增高；钢化玻璃在DH测试后表面脱钠，形成类增透膜层，使透光率提高。通过这个实验也可以看出组件可以接受长时间的环境变化，就算极端恶劣的自然环境，也可以保障光伏组件的可靠性。

4 实验结论

实验表明在层压工艺及原辅材料相同的条件下去改变其中一个材料如EVA，经加严测试后组件功率衰减会出现明显的差异性。

实验表明材料间的搭配是决定可靠性是否通过的主要原因。材料间搭配初始力学表现的最高也不可以单一的判断它就是最好的，经过老化测试后材料的稳定才是最为重要的。

参 考 文 献

[1] 郑海兴，舒碧芳，等.晶体硅组件长期运行后性能及衰退原因分析[J].太阳能学报，2012，33（4）：614-617.

[2] 曹仁贤.光伏系统的可靠性分析[J].太阳能学报，2011，TK519；TB114.3.

[3] 刘桂雄，何建林，余荣斌.光伏组件可靠性评估的研究现状与思考[J].现代制造工程，TM615；TB114.3-2014.