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編者按：濕凍環(huán)境下，組件內(nèi)部金屬連接位置有孔隙，濕氣進(jìn)入，腐蝕金屬部件，出現(xiàn)氧化現(xiàn)象導(dǎo)致衰減增大。組件在經(jīng)過老化試驗(yàn)后由于電池片表面的銀柵線被氧化導(dǎo)致 , 致使電池片表面存在較多的氧化銀顆粒 , 粒徑在幾納米至幾十納米之間。

11月13日，受一股強(qiáng)冷空氣影響，地處祖國(guó)最北端的黑龍江省漠河市迎來大幅降溫天氣，48小時(shí)內(nèi)氣溫驟降16攝氏度，最低溫已經(jīng)跌破零下30度！

在這種環(huán)境下，光伏組件如何呢？濕凍對(duì)光伏組件有什么影響呢？以下為業(yè)內(nèi)專家對(duì)于濕凍老化后光伏組件的分析過程：

概括

在考驗(yàn)組件性能的老化測(cè)試中，TC50+HF10 老化序列是最常見的可靠性測(cè)試，但是目前由于老化后組件功率衰減＞ 5% 的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。通過 EL 測(cè)試，發(fā)現(xiàn)老化后組件有明顯的明暗不均現(xiàn)象，可能是由于組件在老化過程中，多次經(jīng)歷熱脹冷縮，組件內(nèi)部金屬連接位置有孔隙，濕氣進(jìn)入，腐蝕金屬部件，出現(xiàn)氧化現(xiàn)象導(dǎo)致衰減增大。此研究從宏觀和微觀兩個(gè)大方向進(jìn)行原因分析，找出影響組件老化后衰減嚴(yán)重的關(guān)鍵因素，進(jìn)而減少此問題的產(chǎn)生。

實(shí)驗(yàn)過程

此文主要是研究光伏組件在經(jīng)過 TC50+HF10 后功率衰減大于 5% 的原因，通過五方面查找失效原因，具體如下：

■ 2.1 功率恢復(fù)

TC50+HF10 老化后組件在室溫下放置兩個(gè)月，之后再測(cè)試組件功率，此方面主要是驗(yàn)證組件剛出老化箱后，由于組件溫度較高，焊帶熱脹冷縮，導(dǎo)致焊帶與電池主柵線虛接，從而引起功率衰減較大，具體測(cè)試結(jié)果如表 1 所示。

由以上數(shù)據(jù)可以明顯看出，老化后組件在放置一段時(shí)間后，Voc、Isc、FF 數(shù)據(jù)均有所上升，可能與組件中焊帶與電池主柵線的熱脹冷縮有一定的關(guān)系。

■ 2.2 低電流測(cè)試 EL 圖

此實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證通 2A 低電流（常規(guī) 8.5A）情況下，觀察是否有暗片，從而導(dǎo)致功率衰減大。針對(duì) 1 號(hào)老化樣品進(jìn)行EL 測(cè)試分析，圖 1、圖 2 均通 8.5A 電流，圖 3 通 2A 電流，具體如圖 1~3 所示。

低電流測(cè)試 EL 圖，通 2A 低電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別暗片， 可能與功率衰減較大有關(guān)。

■ 2.3 老化后背板透水率變化


此實(shí)驗(yàn)旨在驗(yàn)證背板在老化后透水率變大，水汽通過背板進(jìn)入組件內(nèi)部，進(jìn)而腐蝕電池片。將衰減＞ 5% 的 2 號(hào)老化組件剝離背板，根據(jù) EL 圖中明暗片程度，選取黑片 3、次黑片 4-6、正常片 2（見圖 4）， 分別取樣進(jìn)行背板透水率測(cè)試， 對(duì)比透水率情況，具體如表 2 所示。


背板透水率測(cè)試結(jié)果顯示， 正常片、黑片、次黑片的透水率相差不大，排除由于背板老化透水增大導(dǎo)致組件功率衰減的因素。

■ 2.4 Dark I-V 測(cè)試

此實(shí)驗(yàn)考量異常發(fā)亮電池片是否由于電池片漏電流過大導(dǎo)致，具體操作如下：

①選取 EL 圖中明暗程度對(duì)比明顯的兩片電池片進(jìn)行Dark I-V 測(cè)試，如圖 5 所示。


②將兩片電池片按照 EL 圖中的位置，從背板側(cè)標(biāo)注。使用壁紙刀將兩片電池片的正負(fù)極焊帶從背面引出，將正極或負(fù)極的四根焊帶使用焊帶連接在一起，并且將被測(cè)試電池片從背板側(cè)進(jìn)行遮擋。將電流源的正負(fù)極與被測(cè)試電池片的正負(fù)極相連，進(jìn)行暗電流測(cè)試，具體如圖 6 所示。


③異常發(fā)亮電池片通正反向電流測(cè)試結(jié)果，如圖7 所示

④合格電池片通正反向電流測(cè)試結(jié)果，如圖 8 所示。

通過對(duì)明暗不均電池片測(cè)試Dark I-V，漏電流均不明顯，排除由于漏電流導(dǎo)致明暗不均勻電池片，排除漏電流導(dǎo)致功率衰減問題。


■ 2.5 微觀結(jié)構(gòu)分析 -SEM

①對(duì) EL 圖中明暗異常電池片、未封裝電池片分布取樣測(cè)試 SEM，具體如下圖 9、圖 10 所示。


②硅片表面形態(tài)，排除絨面的差異，不同樣品硅片區(qū)域未發(fā)現(xiàn)明顯異常（見圖 11）。

③柵線表面形態(tài)（x10k)，異常區(qū)域可觀察到柵線表面有明顯的白色顆粒，粒徑約為幾納米至幾十納米。

④ EDX 分析，對(duì)不同樣品的柵線表面進(jìn)行 EDX 元素分析（每個(gè)樣品取三至五個(gè)點(diǎn)），主要元素為Ag，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)C，O，Si 等元素，但從元素含量上來看并未發(fā)現(xiàn)明顯差異。


⑤小結(jié)。異常樣品硅片表面未見污染，SEM 圖顯示銀柵線表面存在較多的顆粒，粒徑幾納米至幾十納米之間；(2)EDX 元素分析暫時(shí)無法判定顆粒組成；(3) 懷疑銀柵線表面存在較多的顆粒為氧化銀，但是未發(fā)現(xiàn)此元素組成。


結(jié)論

通過以上數(shù)據(jù)分析 , 初步懷疑組件在經(jīng)過老化試驗(yàn)后由于電池片表面的銀柵線被氧化導(dǎo)致 , 致使電池片表面存在較多的氧化銀顆粒 , 粒徑在幾納米至幾十納米之間 , 但是通過 EDX 元素分析無法判定顆粒組成成分 , 后續(xù)需要繼續(xù)研究根本原因。

原標(biāo)題：冬季濕凍對(duì)光伏組件有什么影響？