光伏組件主材機(jī)理及失效模式

1、光伏主材機(jī)理及失效模式,,化學(xué)反應(yīng),分子破裂成原子，原子重新排列組合生成新物質(zhì)的過(guò)程，稱為化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)中常伴有發(fā)光發(fā)熱變色生成沉淀物等，判斷一個(gè)反應(yīng)是否為化學(xué)反應(yīng)的依據(jù)是反應(yīng)是否生成新的物質(zhì)。,反應(yīng)條件 指化學(xué)反應(yīng)所必須或可提高反應(yīng)速率的方法，如：加熱（△）、點(diǎn)燃、高溫、電解、通電（電解）、紫外線或催化劑等。,通電（電解）,加熱（△）,點(diǎn)燃,高溫,紫,催化劑,外線,八大主材,四類輔材,材料分類,組件材料需要長(zhǎng)期耐受各

2、類環(huán)境應(yīng)力,氣候環(huán)境和應(yīng)用對(duì)組件材料性能的要求,中國(guó)地緣遼闊，氣候和環(huán)境差異明顯，安裝在不同地區(qū)的光伏系統(tǒng)受氣候和環(huán)境影響各不相同。,組件材料的選用，須考慮不同地區(qū)沙塵、濕度、光照、溫度和鹽霧等環(huán)境影響。,紫外老化 在中國(guó)西部沙漠、荒漠和高原地區(qū)，組件實(shí)際安裝25年內(nèi)累計(jì)的紫外照射量遠(yuǎn)高于認(rèn)證測(cè)試采用的劑量。加強(qiáng)組件背板紫外老化測(cè)試，對(duì)光伏電站達(dá)到25年使用年限至關(guān)重要。,風(fēng)沙磨損 在中國(guó)西部和華北（如青海、甘肅、寧夏、新疆等）部分

3、地區(qū)，由于強(qiáng)烈的風(fēng)沙，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)中考慮背板耐磨性能。,濕熱鹽霧腐蝕 在東部沿海地區(qū)，要考慮背板材料的耐濕熱、鹽霧腐蝕性能和粘接力的穩(wěn)定性。,耐熱和防火性能 安裝在屋頂?shù)慕M件易出現(xiàn)熱斑問(wèn)題，應(yīng)考慮背板材料的耐熱和耐火性能。,八大主材,,電池片,焊帶,EVA,鋁邊框,背板,硅膠,接線盒,玻璃,四類輔材,,助焊劑,灌封膠,包材,標(biāo)簽,,條形碼,銘牌,分檔條碼,,托盤,包裝箱,打包帶,纏繞膜,助焊劑的作用,助焊劑,1,（1）利用其化學(xué)作用清理

4、焊帶及被焊基體表面的氧化物薄膜，生產(chǎn)的化合物被熔融狀態(tài)的錫料還原為對(duì)應(yīng)單質(zhì)，更好地促進(jìn)了焊帶錫原子與被焊金屬原子之間的相互擴(kuò)散，達(dá)到焊接目的；,（2）覆蓋焊料表面，防止焊料或金屬繼續(xù)氧化；,（3）增加焊料和被焊金屬表面的活性，降低焊料的表面張力，提高潤(rùn)濕能力；,（4）加快熱量從烙鐵頭向焊料和被焊物表面?zhèn)鬟f；,（5）合適的助焊劑還能使焊點(diǎn)美觀；,助焊劑,1,助焊劑成分,國(guó)內(nèi)外助焊劑一般由活化劑、溶劑、表面活性劑和特殊成分總成。特殊成分包括

5、緩蝕劑、防氧化劑、成膜劑等。,助焊劑,1,助焊劑殘?jiān)鼘?duì)組件造成的不良影響,（1）過(guò)多的助焊劑殘留會(huì)腐蝕電池片；,（2）降低導(dǎo)電性，產(chǎn)生遷移或短路；,（3）殘留過(guò)多會(huì)粘連灰塵和雜物；,（4）影響產(chǎn)品使用的可靠性；,（5）影響EVA與電池的粘接；,（6）可能在電池的主柵線產(chǎn)生連續(xù)性的氣泡。,電池片,2,產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D,,,,,電池片制造工藝流程,電池片,2,,,硅片清洗制絨,電池片,2,目的—表面處理：清除表面油污和金屬雜質(zhì)；去除硅片表面切割

6、損壞層；在硅片表面制作絨面，形成減反射結(jié)構(gòu)，降低表面反射率；利用硅（Si）在稀氫氧化鈉（NaOH)溶液中的各向異性腐蝕，在硅片表面形成3~6微米（μm）的金字塔結(jié)構(gòu)，這樣光照在硅片表面便會(huì)經(jīng)過(guò)多次反射和折射，增加對(duì)光的吸收。,絲網(wǎng)印刷,電池片,2,用死亡印刷的方法，完成被電場(chǎng)、背電極、正面主柵電極、副柵的制作，以便引出產(chǎn)生的光生電流；,背電極印刷,銀漿或銀鋁漿,烘干,,被電場(chǎng)印刷,鋁漿,烘干,正電極印刷,銀漿,電池片焊接不良的原因分析

7、,電池片,2,（1）柵線受潮氧化，銀電極不能很好結(jié)合；,（2）焊帶表面氧化；,（3）焊帶焊料融化不完全；,（4）潤(rùn)濕性不好；,（5）焊接速度過(guò)快，焊接壓力過(guò)大或過(guò)??；,（6）溫度傳到不均勻。,電池片在焊接過(guò)程中出現(xiàn)虛焊、脫焊的現(xiàn)象，究其原因，主要有：,背板,3,背板的作用,背板為組件提供外層絕緣保護(hù)，同時(shí)阻隔水汽對(duì)組件內(nèi)部材料的腐蝕 。,背板的作用,?紫外老化 在中國(guó)西部沙漠、荒漠和高原地區(qū)，組件實(shí)際安裝25年內(nèi)累計(jì)的紫外照射量遠(yuǎn)高于

8、認(rèn)證測(cè)試采用的劑量。加強(qiáng)組件背板紫外老化測(cè)試，對(duì)光伏電站達(dá)到25年使用年限至關(guān)重要。,風(fēng)沙磨損 在中國(guó)西部和華北（如青海、甘肅、寧夏、新疆等）部分地區(qū)，由于強(qiáng)烈的風(fēng)沙，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)中考慮背板耐磨性能。,濕熱鹽霧腐蝕 在東部沿海地區(qū)，要考慮背板材料的耐濕熱、鹽霧腐蝕性能和粘接力的穩(wěn)定性。,?耐熱和防火性能 安裝在屋頂?shù)慕M件易出現(xiàn)熱斑問(wèn)題，應(yīng)考慮背板材料的耐熱和耐火性能。,背板材料和組件失效模式,背板失效,組件失效,潛在影響,與EVA或

9、 接線盒脫層,層間脫層,開(kāi)裂,發(fā)黃,絕緣失效,影響銷售,品牌受損,質(zhì)量索賠,增加投資成本,人員損傷,不同背板戶外失效類型,Polyethlene 聚乙烯背板,PVDF 偏氟乙烯背板,PET 聚酯背板,FEVE 氟涂料背板,EVA,4,乙烯-乙酸乙脂共聚物：是一種熱熔膠粘劑，常溫下無(wú)黏性而具有抗黏性的特性；,EVA交聯(lián)固化后并且交聯(lián)度達(dá)到60%以上時(shí)：具有優(yōu)良的柔韌性，耐沖擊性，彈性，光學(xué)透明性，低溫繞曲性，黏著性，耐環(huán)境

10、應(yīng)力開(kāi)裂性，耐候性，耐化學(xué)要品性，熱密封性等；,交聯(lián)固化：線性或支鏈型分子鏈間以共價(jià)鍵鏈接成網(wǎng)狀或體型高分子的過(guò)程,在高溫熔融狀態(tài)下，EVA與晶體硅太陽(yáng)電池片，玻璃，背膜產(chǎn)生粘合，在這個(gè)過(guò)程中既有物理變化也有化學(xué)的鍵合，是通過(guò)化學(xué)膠聯(lián)的方式對(duì)EVA進(jìn)行改性，方法就是在EVA中添加有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)劑，當(dāng)EVA加熱到一定溫度時(shí)，交聯(lián)劑分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)EVA分子之間的結(jié)合，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使EVA膠層交聯(lián)固化；,混合攪拌,乙烯-乙酸乙脂

11、共聚物與助劑（硅烷偶聯(lián)劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、過(guò)氧化物交聯(lián)劑等等化學(xué)原料）混合攪拌均勻。,擠壓,通過(guò)擠出設(shè)備擠壓成EVA片材。,涂覆助劑,然后在具有網(wǎng)格花紋的輥筒的擠壓下，涂覆混合均勻的助劑。,烘干,將表面涂覆有助劑的EVA壓花片材經(jīng)烘干設(shè)備烘干后即得到EVA膠膜，在繞卷封裝。,EVA生產(chǎn)流程,1984年安裝 加州 Sacramento 1 MW 基于杜邦? 特能® PVF薄膜的 TPT背板 0.9 % 年功率衰減,

12、玻璃,5,原片,鋼化,鋼化玻璃的主要優(yōu)點(diǎn),1. 強(qiáng)度較之普通玻璃提高數(shù)倍，抗彎強(qiáng)度是普通玻璃的3~5倍，抗沖擊強(qiáng)度是普通玻璃5~10倍，提高強(qiáng)度的同時(shí)亦提高了安全性。2. 使用安全， 其承載能力增大改善了易碎性質(zhì)，即使鋼化玻璃破壞也呈無(wú)銳角的小碎片，對(duì)人體的傷害極大地降低了. 鋼化玻璃的耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有2~3倍的提高，一般可承受150℃以上的溫差變化，對(duì)防止熱

13、炸裂有明顯的效果。,鋼化玻璃的主要缺點(diǎn),1. 鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割，和加工，只能在鋼化前就對(duì)玻璃進(jìn)行加工至需要的形狀，再進(jìn)行鋼化處理。2 . 鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng)，但是鋼化玻璃在溫差變化大時(shí)有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。,焊帶,6,光伏焊帶又稱鍍錫銅帶或涂錫銅帶，分匯流帶和互連條，應(yīng)用于光伏組件電池片之間的連接，發(fā)揮導(dǎo)電聚電的重要作用。,焊帶是光伏組件焊接過(guò)程中的重要原材料，焊帶質(zhì)

14、量的好壞將直接影響到光伏組件電流的收集效率，對(duì)光伏組件的功率影響很大。 焊帶在串聯(lián)電池片的過(guò)程中一定要做到焊接牢固，避免虛焊假焊現(xiàn)象的發(fā)生。在選擇焊帶時(shí)一定要根據(jù)所選用的電池片特性來(lái)決定用什么狀態(tài)的焊帶。 一般選用的標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)電池片的厚度和短路電流的多少來(lái)確定焊帶的厚度，焊帶的寬度要和電池的主刪線寬度一致，焊帶的軟硬程度一般取決于電池片的厚度和焊接工具。,焊帶概述,焊帶的結(jié)構(gòu)與分類,焊帶的結(jié)構(gòu),焊帶的分類

15、,按銅基材分：純銅（99.9%）、無(wú)氧銅（99.95%），紫銅,按涂錫層分：60%Sn40Pb（60%錫40%鉛） 62%Sn36Pb2%Ag（62%錫36%鉛2%銀） 96.5%Sn3.5%Ag（96.5%錫3.5%銀） 其它,按用途分：互連條、匯流條,按銅基材分：1、普通 2、柔軟 3、超軟 4、超軟加,–-無(wú)鉛焊帶,1.Sof

16、t 2.Extra Soft 3.Ultra Soft 4. Ultra Soft Plus,,,銅,錫,焊帶,6,焊帶的生產(chǎn)工藝,焊帶,6,裁剪法,壓延法,涂錫的方法主要有電鍍法、真空沉淀法、噴涂法、熱浸涂法,硅膠,7,光伏組件在生產(chǎn)過(guò)程所使用的硅膠為光伏專用有機(jī)硅膠，需要用硅膠對(duì)層壓組件進(jìn)行密封，對(duì)接線盒進(jìn)行粘接。單組分室溫硫化硅橡膠是靠縮合交聯(lián)形成提彈性體，經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，形成了不同的固化體系和派別，其技術(shù)和應(yīng)用也不盡

17、相同，或者說(shuō)不可同日而語(yǔ)。有機(jī)硅膠產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)單元是由硅－氧（si－o）鏈節(jié)構(gòu)成的，側(cè)鏈則通過(guò)硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連。,硅膠類型及對(duì)比,有機(jī)硅膠的發(fā)展，經(jīng)歷了幾個(gè)重要的階段，分別為：脫酸型，脫肟型，傳統(tǒng)脫醇型，新型脫醇型。目前市場(chǎng)上主流單組份硅膠為脫肟型，脫醇型的產(chǎn)品較少。,單組分rtv硅橡膠一般由以下成分構(gòu)成：,基膠(或稱反應(yīng)性基礎(chǔ)聚合物)——羥基封端聚二甲基有機(jī)硅氧烷。,交聯(lián)劑—— 含可水解基團(tuán)的多官能硅烷化合物；,催化劑—

18、—二有機(jī)錫二羧酸鹽 、二有機(jī)錫二 ( p一二酮酯)、鈦酸酯及其螯合物等；,增塑劑——非反應(yīng)性二甲基硅油、mdt硅油、鏈烷烴混合物等；,補(bǔ)強(qiáng)劑（填料）——白炭黑、碳酸鈣、硅藻土等,其他——觸變劑、增粘劑、水分清除劑、防霉劑 、耐熱性添加劑、阻燃劑等。,硅膠成分,鋁邊框,8,是指光伏太陽(yáng)能電池板組件構(gòu)成的鋁合金型材固定框架和支架。,用途：,固定、密封太陽(yáng)能電池組件、增強(qiáng)組件強(qiáng)扶，延長(zhǎng)使用壽命，便于運(yùn)輸、安裝。,鋁邊框材質(zhì),一般而言主要使用6

19、000系列的6061和6063兩個(gè)牌號(hào),鋁邊框表面處理分類,陽(yáng)極氧化型,鋁的陽(yáng)極氧化是一種電解氧化過(guò)程，在該過(guò)程中，鋁和鋁合金的表面通常轉(zhuǎn)化為一層氧化膜，這層氧化膜具有保護(hù)性、裝飾性以及一些其它的功能特性。從這個(gè)定義出發(fā)的鋁的陽(yáng)極氧化，只包括生產(chǎn)陽(yáng)極氧化膜這一部分工藝過(guò)程,含義,特性,陽(yáng)極氧化膜具有較高的硬度和耐磨性、極強(qiáng)的附著性、較強(qiáng)的吸附能力、良好的抗蝕性和電絕緣性及高的熱絕緣性。,電泳涂漆型,在電場(chǎng)的作用下，帶電荷的膠體粒子會(huì)向相

20、反電荷電極泳動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為電泳。,含義,特性,（1）極強(qiáng)的耐蝕性：表面抗腐蝕性能極高，能有效地防止酸、堿、鹽侵蝕，是防建筑灰漿腐蝕最好的品種；,（2）滿意的性能壽命，即使在苛刻、惡劣環(huán)境下裝飾使用，也能確保50年壽命以上不腐蝕、不老化、不褪色、不脫落；,（3）手感光滑細(xì)膩，外觀鮮艷亮麗、富麗堂皇；,（4）漆膜硬度高，可耐3H以上鋁筆硬度畫刻；,接線盒,9,光伏接線盒是介于太陽(yáng)能電池組件構(gòu)成的太陽(yáng)能電池方陣和太陽(yáng)能充電控制裝置之間的連接

21、器。是一門集電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)與材料科學(xué)相結(jié)合的跨領(lǐng)域的綜合性設(shè)計(jì)。,太陽(yáng)能光伏接線盒分晶體硅接線盒、非晶硅接線盒、幕墻接線盒,盒體、線纜及連接器三部分構(gòu)成,構(gòu)成,分類,盒體包括：盒底(含銅接線柱或塑料接線柱)、盒蓋、二極管;,線纜分為：1.5MM2、2.5MM2、4MM2及6MM2等這幾種常用的線纜;,連接器分為兩種：MC3與MC4兩種;,二極管型號(hào)：10A10、10SQ050、12SQ045、PV1545、PV1645、SR2

22、0200等,功能特點(diǎn),光伏接線盒的功率是在標(biāo)準(zhǔn)條件：溫度25度，AM1.5, 1000W/M2下測(cè)試出來(lái)的。一般用WP表示，也可以用W表示。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)下測(cè)試出來(lái)的功率稱為標(biāo)稱功率。,1.外殼必須具有極高的抗老化，耐紫外線能力;,2.適用于室外產(chǎn)時(shí)間惡劣環(huán)境條件下的使用，使用實(shí)效長(zhǎng)達(dá)25年以上;,3.根據(jù)需要可以任意內(nèi)置2～6個(gè)接線端子;,4.所有的連接方式采用快接插入式方式連接。,一、戶外組件因接線盒問(wèn)題引起的故障圖片,灌封膠,10,接