關(guān)于光伏組件濕凍老化后的失效分析

:1、概括

在考驗組件性能的老化測試中，TC50+HF10 老化序列是最常見的可靠性測試，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)致實驗失敗。通過 EL測試，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大方向進行原因分析，找出影響組件老化后衰減嚴(yán)重的關(guān)鍵因素，進而減少此問題的產(chǎn)生。

2、實驗過程

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月，之后再測試組件功率，此方面主要是驗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低電流測試 EL圖

此實驗是驗證通 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 1號老化樣品進行EL測試分析，圖 1、圖 2均通 8.5A電流，圖 3通 2A電流，具體如圖 1~3 所示。

圖1 圖 2 放 置 30天后 圖3 放置30天后

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

■2.3老化后背板透水率變化

此實驗旨在驗證背板在老化后透水率變大，水汽通過背板進入組件內(nèi)部，進而腐蝕電池片。將衰減＞ 5% 的 2 號老化組件剝離背板，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）， 分別取樣進行背板透水率測試， 對比透水率情況，具體如表 2 所示。

背板透水率測試結(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。

■2.4DarkI-V測試

此實驗考量異常發(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 圖中明暗程度對比明顯的兩片電池片進行Dark I-V 測試，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，并且將被測試電池片從背板側(cè)進行遮擋。將電流源的正負(fù)極與被測試電池片的正負(fù)極相連，進行暗電流測試，具體如圖 6 所示。

③異常發(fā)亮電池片通正反向電流測試結(jié)果，如圖7所示

④合格電池片通正反向電流測試結(jié)果，如圖 8 所示。

通過對明暗不均電池片測試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 EL 圖中明暗異常電池片、未封裝電池片分布取樣測試 SEM，具體如下圖 9、圖 10 所示。

圖9 明暗異常電池片 圖10 未封裝電池片

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，對不同樣品的柵線表面進行 EDX元素分析（每個樣品取三至五個點），主要元素為Ag，同時也發(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。

3、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:關(guān)于光伏組件濕凍老化后的失效分析