太陽能制造：光伏組件的環(huán)境設(shè)計概念

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，有關(guān)光伏產(chǎn)品的知識也迅速得到普及，而什么是光伏組件隱裂? 隱裂對光伏組件的影響有哪些呢?具體情況怎么樣?下面跟小編一起來了解一下吧。

什么是光伏組件隱裂? 隱裂對光伏組件的影響

什么是光伏組件隱裂?

隱裂是指電池片(組件)受到較大的機(jī)械或熱應(yīng)力時，可能在電池單元產(chǎn)生肉眼不易察覺的隱性裂紋。

根據(jù)電池片隱裂的形狀，可分為5類：樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個電池片的裂紋。

隱裂對光伏組件的影響

電池片產(chǎn)生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細(xì)柵線”搜集和導(dǎo)出。當(dāng)隱裂導(dǎo)致細(xì)柵線斷裂時，細(xì)柵線無法將收集的電流輸送到主柵線，將會導(dǎo)致電池片部分甚至全部失效。

基于上述原因，我們可以看出對電池片功能影響最大的，是平行于主柵線的隱裂。根據(jù)研究結(jié)果，50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。

45°傾斜裂紋的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。

垂直于主柵線的裂紋幾乎不影響細(xì)柵線，因此造成電池片失效的面積幾乎為零。

相比于晶硅電池表面的柵線，薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導(dǎo)電膜，所以這也是薄膜組件無隱裂的一個原因。

有研究顯示，組件隱裂嚴(yán)重時，會導(dǎo)致組件功率的損失，但是損失的大小并不一定。裂紋對組件電性能的影響小，而裂片對組件功率損失非常大;老化試驗，即組件在工作或非工作的情況下，溫、濕度變化可能會引起電池片隱裂的加劇;組件中沒有隱裂的電池片比隱裂的電池片抗老化能力強(qiáng)。

光伏組件隱裂如何檢測

EL(Electroluminescence，電致發(fā)光)是簡單有效的檢測隱裂的方法。其檢測原理如下。

電池片的核心部分是半導(dǎo)體PN結(jié)，在沒有其它激勵(例如光照、電壓、溫度)的條件下，其內(nèi)部處于一個動態(tài)平衡狀態(tài)，電子和空穴的數(shù)量相對保持穩(wěn)定。

如果施加電壓，半導(dǎo)體中的內(nèi)部電場將被削弱，N區(qū)的電子將會被推向P區(qū)，與P區(qū)的空穴復(fù)合(也可理解為P區(qū)的空穴被推向N區(qū)，與N區(qū)的電子復(fù)合)，復(fù)合之后以光的形式輔射出去，即電致發(fā)光。

當(dāng)被施加正向偏壓之后，晶體硅電池就會發(fā)光，波長1100nm左右，屬于紅外波段，肉眼觀測不到。因此，在進(jìn)行EL測試時，需利用CCD相機(jī)輔助捕捉這些光子，然后通過計算機(jī)處理后以圖像的形式顯示出來。

給晶硅組件施加電壓后，所激發(fā)出的電子和空穴復(fù)合的數(shù)量越多，其發(fā)射出的光子也就越多，所測得的EL圖像也就越亮;如果有的區(qū)域EL圖像比較暗，說明該處產(chǎn)生的電子和空穴數(shù)量較少，代表該處存在缺陷;如果有的區(qū)域完全是暗的，代表該處沒有發(fā)生電子和空穴的復(fù)合，也或者是所發(fā)光被其它障礙所遮擋，無法檢測到信號。

隱裂種類雖然眾多，但不是所有的隱裂都會對電池片有影響。在組件生產(chǎn)、運輸、安裝和維護(hù)過程中，考慮到晶硅組件的易裂特征，需要在安裝電站的各個過程注意并改進(jìn)作業(yè)流程，盡量減少組件隱裂的產(chǎn)生。對于檢測隱裂，目前EL是最有效的方法。而導(dǎo)致組件隱裂的原因眾多，要弄清楚原因后再追究責(zé)任，不能盲目聽信他人之言。

以上是關(guān)于什么是光伏組件隱裂的相關(guān)內(nèi)容，在看完后你都了解沒有呢?為了幫助更多的朋友，我們整理了海量最新的光伏資訊。

光伏組件在光伏發(fā)電中是最重要的設(shè)備，在日常安裝和運維過程中如果出現(xiàn)特殊情況會造成光伏組件的熱斑效應(yīng)和電位誘發(fā)衰減效應(yīng)(PID)，為廣大業(yè)主造成損失，所以我們應(yīng)該在安裝和日常維護(hù)電站時注意控制光伏電站避免出現(xiàn)這兩種效應(yīng)。

一、熱斑效應(yīng)

一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量，被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。

這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。而造成熱斑效應(yīng)的，可能僅僅是一塊鳥糞。

為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。當(dāng)熱斑效應(yīng)嚴(yán)重時，旁路二極管可能會被擊穿，令組件燒毀，如下圖：

二、PID效應(yīng)

電位誘發(fā)衰減效應(yīng)是電池組件長期在高電壓作用下，使玻璃、封裝材料之間存在漏電流，大量電荷狙擊在電池片表面，使得電池表面的鈍化效果惡化，導(dǎo)致組件性能低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時，會引起一塊組件功率衰減50%以上，從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)最易發(fā)生PID現(xiàn)象。

產(chǎn)生PID效應(yīng)后有部分電池出現(xiàn)出現(xiàn)了高電阻造成組件PID現(xiàn)象的原因主要有以下三個方面：

一是系統(tǒng)設(shè)計原因：光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實現(xiàn)的，這就造成在單個組件和邊框之間形成偏壓，組件所處偏壓越高則發(fā)生PID現(xiàn)象越嚴(yán)重。對于P型晶硅組件，通過有變壓器的逆變器負(fù)極接地，消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預(yù)防PID現(xiàn)象的發(fā)生，但逆變器負(fù)極接地會增加相應(yīng)的系統(tǒng)建設(shè)成本;

二是光伏組件原因：高溫、高濕的外界環(huán)境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流，封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯醋酸乙烯酯(EVA)是實現(xiàn)組件抗PID的方式之一，在使用不同EVA封裝膠膜條件下，組件的抗PID性能會存在差異。另外，光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃，玻璃對光伏組件的PID現(xiàn)象的影響至今尚不明確;

三是電池片原因：電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。上述引起PID現(xiàn)象的三方面中，由在光伏系統(tǒng)中的組件邊框與組件內(nèi)部的電勢差而引起的組件PID現(xiàn)象被行業(yè)所公認(rèn)，但在組件和電池片兩個方面組件產(chǎn)生PID現(xiàn)象的機(jī)理尚不明確，相應(yīng)的進(jìn)一步提升組件的抗PID性能的措施仍不清楚。

今年是第一次全家出游出上海，有個朋友向我提了一下這個設(shè)計概念，大家可以一起來看看車展上北汽發(fā)布的，這個高壓、大模組、銅排內(nèi)嵌高低壓線束一體化的電池系統(tǒng)模塊化設(shè)計概念。

這里采用的是160Ah的方案，采用串聯(lián)的方式進(jìn)行布置。

能量密度的目標(biāo)是236Wh/kg

1）電池系統(tǒng)概覽

2）模組配置

這里采用了模組對置的方案，左右各12個電池系統(tǒng)

模組的電連接結(jié)構(gòu)，通過導(dǎo)線形成導(dǎo)向連接

系統(tǒng)整體采用Section的方式進(jìn)行分隔，2個大模組形成一個框，然后做結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

電氣連接：這里仿照了之前快換的設(shè)計方式，把模組的連接通過固定式的導(dǎo)向設(shè)計全部在底下進(jìn)行連接，把電氣的設(shè)計完全在通道下面進(jìn)行連接，把在上方懸浮固定的銅排往下固定嵌入在結(jié)構(gòu)中。

有點做多層串聯(lián)的模式，整根銅排做成結(jié)構(gòu)部件

冷卻方式：口琴管

這個外殼，在原有的殼體上從下往上疊加外殼防護(hù)板、等材料，從之前的型材的選取上嘗試走別的路。

3）充電系統(tǒng)布置

這里一并排布置車載充電機(jī)、高壓配電盒和BMS

總體來說，這是一個面向以后的平臺化電池系統(tǒng)方案，高壓化，高低壓線束處理都通過一些比較前瞻的想法做了整合。系統(tǒng)也開始往精簡的方向發(fā)展。而且從整個系統(tǒng)上，采用整包的梯次利用。

小結(jié)：這個視頻有200多M，還是值得一看的。旅途上條件艱苦，就寫這些供各位參考。