光伏组件隐裂的危害 形成原因预防措施及检测方法
程鹏+赵俊
摘 要：隐裂是太阳能电池组件的一种不良现象，主要指组件内部出现肉眼无法察觉的裂缝，是太阳能电池组件中被严格控制的缺陷。文章通过对隐裂成因进行分析，从而制定出防范措施，以求切实保护光伏运行能力，控制设备生产、运行过程中的风险因素。
关键词：光伏组件；隐裂；防治措施
中图分类号：TM615 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）34-0092-02
引言
自1954年D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson在贝尔电话实验室发明首款单晶硅电池组件以来，光伏行业在全球范围开始了大规模的快速发展。现如今市场竞争日趋激烈，各太阳能电池组件生产厂商无不在降低成本和提升质量上精益求精，电池组件隐裂问题也受到越来越多的客户及制造商的重视。隐裂是电池组件中较为常见的故障形式，由于其成因及表现形式多样，对光伏项目投资收益影响巨大，现阶段尚无有效控制隐裂的相关措施。故而加强避免电池组件产生隐裂的讨论具有较高的实际意义。
1 电池组件隐裂的形成原理及危害
隐裂是一种无法通过肉眼直接发现的组件破损缺陷现象。目前较常用的检测方法有EL成像、强光或沾酒精透过裂纹观测。其中EL检测仪利用晶体硅的电致发光原理检测出隐裂等电池片内部缺陷，是一种较为准确的方式[1]。
太阳电池组件通过副栅线收集光能产生的电流，然后将其汇聚到主栅线上。用互联条连接电池组件的正负极主栅线，进而形成电池组件的物理集电电路。若如图1中组件出现隐裂，导致组件其中一根副栅线断裂，那么该副栅线将无法采集裂纹附近电池片所产生的电流，从而导致电池组件发电效率的降低。
光伏组件隐裂会导致组件发电效率降低，若隐裂情况较为严重时，可能会产生开路性故障，诱发热斑效应。使组件运行中局部区域过热，发电功率内部消耗，加速光伏组件老化及功率衰减，影响组件使用寿命，更有可能引发燃烧及火灾，给光伏电站带来财产及收益损失，给运维人员人身安全带来伤害。
2 电池组件产生隐裂的诱因
电池组件产生隐裂的原因较为复杂，本文从5个方面分析其成因：
（1）原料因素：原材料的缺陷是组件产生隐裂的主要因素，电池片原材料的好坏直接影响着产品的质量。电池片是由硅棒经生长、切割、印刷、烧结等工序生产而成。晶体硅纯度不够，晶体硅电池片曲度过大，EVA材料横、纵向收缩率过大等均会造成电池组件生产中发生隐裂。
（2）工艺因素：电池组件生产中要经过分选、单串焊、叠层、层压、装框、清洗固化、测试、包装等环节，具体详见图2。
在生产工序中使用不正确的工藝，同样会造成电池组件的隐裂。例如：单焊时焊接加热板温度过低、焊接温度过高、焊接速度过慢、层压参数设置不合理、抽真空压力过大、过快均会导致组件产生隐裂。
（3）设备因素：在电池组件生产过程中串焊机、层压机、装框机都对电池组件直接施加作用力，若设备出力设置不当或设备出现故障都将造成电池组件的隐裂。单串焊工序中使用的烙铁头若长时间使用下不及时处理，会导致烙铁头凹坑部分凹凸不平，造成焊接时用力不均，最终导致电池组件隐裂。
（4）人为因素：电池组件人为因素造成的隐裂比较多，生产、运输、安装、运维等各环节中均有发生。虽然现在生产中大量使用自动化设备，但在叠层、装框、清洗等工序中，仍需人工搬运固定，在搬运过程中会因手指按压、上下货路途颠簸而造成隐裂。另外工人安装、清洗过程中操作不规范也会造成组件发生隐裂，如施工人员踩在组件上安装；运维人员站在组件上清理组件等不规范的操作。
（5）环境因素：最后在电池组件的使用过程中，由于受到环境的影响，也会造成光伏组件的隐裂。例如强风天气时组件的剧烈抖动；大雪过后组件表面承受积雪的不均匀压力；冰雹天气时组件受到冰雹的剧烈冲击等都可能会产生隐裂。
3 避免隐裂的防范措施
（1）从原料因素上，采购时要严格控制电池片的质量，互联条与汇流条应尽量使用软态焊带，降低电池片与硅片的热应力，同时厚度、硬度、抗腐蚀性和可焊性均应严格满足规范要求。
（2）从工艺因素上，应从各工序环节严格把控生产质量。焊接时应保持焊接台洁净，及时清理焊渣。手工焊应遵循轻、平、稳的原则，避免产生虚焊、过焊、焊带偏移等。叠层时应使用吸盘工装，轻吸轻放，不可用手直接转移。层压前的EL检查应尤为重视，发现隐裂需在立刻返修，以免层压中隐裂扩大。层压后的组件应进行充分降温后才能削边和装框，如装框后边缘有错位、翘起的情况，切不可用锤子直接调整。接线盒盒盖封盖时应小心谨慎，避免用力过猛，台面下的支撑物面积应足够大。
（3）从设备因素上，应精确控制串焊机、层压机、装框机等设备出力参数，避免压力过大造成隐裂。焊机烙铁头应及时清理，组件倒运的木质托盘应采用双层结构，并使用硬度较高的实木材质，以防光伏组件受外力发生变形，产生隐裂。
（4）从人为因素上，在搬运过程中要让搬运人员充分认识到光伏组件的特性，搬运中要注意轻拿轻放，必须将组件竖起搬运，减少震动与颠簸，不可用手指直接按压电池片。在吊装作业中，要严格执行起吊规范要求，不可多个包装箱一同起吊装。安装运维时，严禁人员倚靠、踩踏光伏组件，夹具应在铝制边框处加紧，不可接触玻璃表面。清洗组件时设备对组件的冲击压力必须控制在一定范围内，避免不当受力引起隐裂。
4 结束语
隐裂伴随着整个光伏组件生产、使用过程而产生，若不能在各环节进行有效的控制，将会导致光伏组件发电效率降低，进而引起一系列的设备安全问题。本文简单分析了隐裂的形成原因，并针对性的提出了一些隐裂防治措施，具有一定的可行性。但国内光伏产业方兴未艾，行业内对组件隐裂的认识还有待进一步提高，相关技术验收规范也有待完善。相关工作人员还需继续加深理解，加强质量管控，协力推动光伏产业良性发展。
参考文献：
[1]杨萍.光伏组件工艺对隐裂的影响和改善[J].科技资讯（工业技术），2014，21（17）：82-83.
[2]李长岭.隐裂对光伏组件性能影响的研究[J].上海有色金属，2012，33（4）：180-183.
[3]王盛强，李婷婷.晶体硅组件电致光（EL）检测应用及缺陷分析[J].科技创新与应用，2016（01）：89-90.endprint
