（无锡市产品质量监督检验院 江苏省无锡市 214028）
摘要：太阳能是一种取之不尽用之不竭，并且没有污染的能源，是非常理想的新能源模式。因为太阳能光伏组件是安装在户外环境下使用，使用寿命是25年以上，所以光伏组件可靠性评估方法是行业内重点关注的问题。本文是采取模拟户外环境加速测试的方法，对组件进行可靠性评估。主要研究光伏组件在经过紫外辐照、湿冻、湿热和热循环这几种不同环境应力下分析组件失效机理。
关键词：光伏组件；可靠性测试；湿冻测试；湿热测试
1晶体硅光伏组件制备
晶硅光伏组件的制备过程，就是以电池片层为中心，由内向外，逐渐加工成型的过程。各工序介绍：单片焊是将细焊带与电池片正面主栅焊接，为电池片的串联做好准备；串焊是用细焊带，将电池片按照规定数量进行正负极焊接串联；层叠是将钢化玻璃、正面封装胶膜、串联好的电池片、背面封装胶膜、背板，按规定顺序进行层铺，边沿对齐后，利用胶带进行临时固定，避免层压过程中出现相互位移；层压是通过抽真空、加热和加压等工艺措施，使层叠后的组件黏合在一起，完成太阳电池的封装；装框是四周安装便于组件安装、保护的铝合金边框；最后是外观及包装检查无问题，包装封箱。
2晶体硅光伏组件可靠性测试
晶体硅光伏组件是一种安装在户外需要充分接收太阳辐照而产生电流的一种发电装置。这也就使得组件在使用过程中必然需要经受沙尘、盐雾、强风、雨雪、冰雹、湿热、干冷、及水汽的冷凝和蒸发、大气气体的污染、春夏秋冬四季温度的变化，和需要暴露在强紫外光辐照下保持稳定有效的发电性能直至25年或更久。在本文主要研究内容是选取单晶硅组件分别进行在湿热、湿冻、热循环、紫外辐照等环境应力下的加速试验。
2.1研究样品及方案
在本次测试单独选取单晶硅光伏组件作为测试样品。选取4组不同材料组合的组件分别进行环境老化试验加严的测试，其中：紫外测试15kWh加严6倍，热循环、湿冻测试分别加严三倍，湿热测试加严两倍。
2.2研究结果与分析
表1-1 单晶硅组件加速测试数据表
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环境加严试验样品均为单晶硅光伏组件，从上表中的结果可以看出，加严试验后的衰减普遍增加，其中UV90kWh和TC50×3试验后的衰减高于HF30及DH2000试验的衰减。TC50×3试验后的衰减高应是组件在经过长时间高低温循环测试后，组件中电池片上的使用的金属焊带、电池片与外部封装材料之间存在一定量收缩率不匹配的现象。目前金属焊带一般采用的是镀锡铜带，铜带的收缩率是15%；对背板材料收缩率的要求纵向不大于1.5%；对于EVA材料要求的收缩率在4%以内。为了更好的适应在热循环测试中的高低温差，应挑选收缩率尽量匹配的材料应用。6倍UV加严试验的衰减除与单晶硅组件的本身的初期光衰有关以外，还与EVA的抗紫外老化以及光伏玻璃盖板减反射膜（Anti-Reflection Glass，AR）的紫外辐照稳定性有关。在太阳光中紫外光约占6%，EVA是一种有良好熔融功能的粘结胶膜并且具有良好的耐水性，但是EVA是抗紫外非常弱的一种有机材料。过量的紫外光会使EVA和背板都发生降解、黄变、龟裂等现象。当EVA胶膜和背板发生龟裂现象也会不可避免的是电池片发生隐裂，当EVA和背板发生降解、黄变，电池片表面接收的到的太阳光也会减少，这两项EVA都是可以直接造成组件功率下降。在EVA胶膜中加入紫外吸收剂制作成抗紫外EVA胶膜，但是这种抗紫外EVA胶膜一般应用在电池片和背板之间用来吸收紫外线保护背板不受紫外线侵蚀。在电池片正面一般是使用高透EVA材料，为了不影响太阳电池对可见光波段的吸收。组件正面的玻璃盖板上一般会镀有一层AR膜为了增加光线透射和减少光线反射，镀有AR膜的玻璃在经过长期紫外照射测试后，会有降低光线透射率，这是由于过量紫外光线辐照会导致AR膜层中有机物氧化和分解。与标准上10个循环的湿冻试验相比，3倍加严HF试验后的衰减明显，其中一片衰减率达到4.3%，这与组件的封装性能和背板的抗水汽透过率相关。组件的封装性能不仅与背板材料抗水汽透过率有关系还与组件在层压工艺中EVA胶膜层压的交联度、EVA胶膜量还有边框封装胶的注入量有关系。在组件生产过程中，如果EVA胶膜的量合适以及EVA胶膜达到充分交联的效果，未装边框的组件也是可以通过有湿气的环境测试的。
3光伏组件未来及展望
在经过历时半年的加倍加速老化测试，虽得到一定的研究数据，但是还远远不能体现光伏组件在户外应用中的严苛环境。随着保险业进入光伏市场，光伏组件老化测试也随着加严加倍，以保障光伏组件应用中的人身安全和商业价值。在后续测试研究中会继续加严加倍以及采取多应力加速加严测试方式来靠近模拟光伏组件在户外的真实应用状况。
近年来，伴随着光伏相关技术的进步，我国太阳能光伏电站的建设越来越多实。太阳能光伏系统的应用场景也由地面电站为主，转变为地面电站、工商业屋顶、户用系统全面开花；由于太阳能光伏系统具有一定的专业性、持久性、应用普遍性，可靠运行成为了建设、制造各方的首要关注点，尤其是在环境恶劣、偏远地区等，以保证用户安全，降低运维费用。太阳能光伏组件作为光伏系统的核心部件，可靠性成为市场关注的重点。
针对太阳能光伏组件在运输、安装、运维、极端天气等常见的外加应力情况，本项目采取了加速加严应力测试的观察和研究，在晶硅太阳能光伏组件的规范制定、失效分析及材料选型等方面具有一定的参考意义。
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论文作者:张倩倩
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：组件论文; 光伏论文; 胶膜论文; 测试论文; 背板论文; 电池论文; 太阳能论文; 《电力设备》2019年第19期论文;