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光伏組件常見問題及修復

組件常見問題匯總

——電池片常見問題

組件表面出現網狀隱裂的原因主要是由于電池片在焊接或搬運過程中受外力作用,或者電池片在低溫下沒有經過預熱在短時間內突然受到高溫后出現膨脹造成隱裂現象。網狀隱裂會影響組件功率衰減,長時間后出現碎片、熱斑等直接影響組件性能。

電池片表面出現網狀隱裂質量問題需要人工巡檢去發現,表面網狀隱裂一旦出現,三四年后會大面積出現。網狀隱裂從肉眼看前三年很難看出來,現在一般通過無人機拍攝熱斑圖像,對出現熱斑的組件測EL就會發現隱裂已經產生了。

電池片裂片一般由焊接過程中操作不當、人員抬放時手法不正確或層壓機故障造成,裂片部分失效、單片電池片功率衰減或完全失效都會影響組件功率衰減。

現在大多組件廠都有半片高功率組件,總體來說半片組件的破損率更高一些。目前五大四小等企業都要求不允許存在這種隱裂,他們會在各個環節測試組件EL。首先從組件廠發貨到現場后測試EL圖像,確保組件廠發貨、運輸過程中沒有產生隱裂;其次安裝之后再測EL,確保工程安裝過程中沒有產生隱裂問題。

電池片混檔一般是低檔次電池片混放到高檔次組件內(原材混料/ 或制程中混料),易影響組件整體功率變低,組件功率在短時間內衰減幅度較大,且低效片區域會產生熱斑甚至燒毀組件。

由于組件廠對電池片分檔一般是一百片或兩百片是一個功率檔,不會每片電池都做功率測試,而是抽檢,因此會導致有低檔位電池在自動化流水線出現這種問題?,F在電池片混檔一般可以通過紅外成像判斷出來,但是紅外圖像具體是由混檔、隱裂還是其他遮擋物因素造成的還需要進一步EL分析。

閃電紋一般是電池片隱裂造成,或者負電極銀漿、EVA 、水汽、空氣和陽光等共同作用的結果,EVA與銀漿不匹配和背板透水性過高也會造成閃電紋。閃電紋處發熱量增加,熱脹冷縮導致電池片隱裂,易造成組件熱斑,加快組件衰減,影響組件電性能。有實際案例表明,電站沒有通電運行的情況下,組件在外暴曬4年之后也出現了很多閃電紋。盡管測試功率的話誤差很小,但EL圖像還是會差很多。

導致PID與熱斑的原因有很多,異物遮擋、電池片隱裂、電池片自身缺陷、高溫潮濕環境下光伏逆變器陣列接地方式引起的光伏組件嚴重的腐蝕和衰退都可能造成熱斑與PID。近幾年隨著電池組件工藝的改造進步PID現象已經很少,但是早年間的電站都無法保證PID不存在。PID的修復需要整體技術改造,不僅從組件本身,還要從逆變器側改造。

——焊帶、匯流條和助焊劑常見問題

焊接溫度過低或助焊劑涂抹過少或速度過快會導致虛焊,而焊接溫度過高或焊接時間過長會導致過焊現象。虛焊、過焊現象在2010年~2015年間生產的組件中出現較多,主要是由于這段時期是中國制造廠流水線設備開始從國外進口向國產化轉變,且當時企業的工藝標準會放低一些,導致期間生產的組件質量較差。

虛焊會導致短時間內出現焊帶與電池片脫層,影響組件功率衰減或失效;過焊會導致電池片內部電極被損壞,直接影響組件功率衰減,降低組件壽命或造成報廢。

2015年之前生產的組件經常會大面積出現焊帶偏移現象,一般是由焊接機定位出現異常造成,偏移會導致焊帶與電池面積接觸減少,出現脫層或影響功率衰減。另外溫度過高焊帶彎曲硬度過大會導致焊接完后電池片彎曲,從而造成電池片碎片?,F在隨著電池片柵線的增多,焊帶寬度越來越窄,要求焊接機精度更高,焊帶偏移的現象也越來越少。

匯流條與焊帶接觸面積較小或虛焊出現電阻加大發熱易造成組件燒毀,短時間內組件嚴重衰減,長時間工作會被燒壞最終導致報廢。這種問題目前沒有有效的辦法進行前期預防,因為在應用端沒有實際手段可以測匯流條跟焊帶之間的電阻。只能在表面明顯出現燒焦時拆除更換組件。

焊接機調整助焊劑噴射量過大或人員在返修時涂抹助焊劑過多會導致主柵線邊緣黃變,影響組件主柵線位置EVA脫層,長時間運行后出現閃電紋黑斑,影響組件功率衰減,使組件壽命減少或造成報廢。

——EVA/背板常見問題

造成EVA脫層的原因有EVA交聯度不合格,EVA、玻璃、背板等原材料表面有異物,EVA原材料成分(例如乙烯和醋酸乙烯)不均導致不能在正常溫度下溶解等。脫層面積較小時影響組件大功率失效,當脫層面積較大時直接導致組件失效報廢。EVA脫層一旦產生是非可修復性的。

EVA脫層在前幾年的組件中出現比較普遍,一些企業為了降低成本,EVA交聯度不夠,且厚度從0.5mm降到0.3、0.2mm,沒有經過老化實驗就投入工廠使用,導致出現脫層。

EVA氣泡一般產生的原因是層壓機抽真空溫度時間過短,溫度設定過低或過高會出現氣泡,或者內部不干凈有異物也會出現氣泡。組件氣泡會影響EVA背板脫層,嚴重會導致報廢。這種問題一般是組件生產過程中出現的,如果是小面積的可以進行修復。

EVA絕緣小條黃變一般是由于長時間暴露在空氣中變異造成,或EVA受助焊劑、酒精等污染造成,又或是與不同廠商EVA搭配使用發生化學反應造成。一來外觀不良客戶不接受,二來可能會造成脫層現象,導致組件壽命縮短。

——玻璃、硅膠、型材常見問題

鍍膜玻璃表面膜層的脫落是不可逆的。在組件廠鍍膜工藝一般可以提升組件功率3%,但是在電站運行兩到三年后會發現玻璃表面膜層脫落,而且是不均勻脫落,影響組件玻璃透過率,降低組件功率,影響整個方陣發電量。這種衰減一般在電站運行前幾年很難看出來,因為衰減率和輻照波動性誤差不大,但是如果和沒有出現脫膜的電站對比,還是能看出來發電量的差異。

硅膠氣泡主要是硅膠原材內有氣泡或氣槍氣壓不穩造成,縫隙主要原因是員工手法打膠不標準造成。硅膠是組件邊框跟背板、玻璃之間的一層膠膜,將背板和空氣隔離,如果密封不嚴會導致組件直接脫層,而且下雨會有雨水進入,絕緣性不夠出現漏電。

組件邊框型材變形也是常見問題,一般是型材強度不合格造成,鋁合金邊框材料強度下降,直接造成光伏板陣在強風發生時的邊框脫落或撕裂。型材變形一般會出現在技改時方陣挪移過程中,如使用安裝孔的組件裝卸過程中出現下圖這種問題,再安裝時絕緣性會失效,而且接地連續性無法達到同樣的數值。

——接線盒常見問題

接線盒起火的發生率很高,原因包括引線在卡槽內沒有被卡緊出現打火起火、引線和接線盒焊點焊接面積過小出現電阻過大造成著火、引線過長接觸接線盒塑膠件長時間受熱會造成起火等。接線盒起火直接造成組件報廢,嚴重可能引起火災。

現在一般大功率雙玻組件會一塊組件分三個接線盒,這樣會好一點。另外接線盒也分半封閉、全封閉的,有的燒毀還能修復,有的修復不了。

運維過程中還會遇到接線盒灌膠問題,生產不認真造成漏打膠,人員作業手法不規范或不認真造成漏焊等,如全密封灌膠用AB膠固化的,如果AB膠配比不對,那么很難固化,可能使用一年后打開接線盒發現其中A膠全部蒸發了,密封性不夠。未打膠會進入雨水或濕氣造成連電組件起火現象,連接不良出現電阻加大,打火造成組件燒毀。

接線盒導線斷裂和MC4頭的脫落也是常見問題,一般由于導線未按照規定位置放,導致被壓壞或MC4頭機械連接不牢固。導線損壞會導致組件功率失效或出現漏電連電危險事故。,MC4頭虛接易導致線纜著火。這種問題在現場比較容易進行修復和改造。

組件的修復及未來設想

上述組件的各種問題中,有些是可以修復的,組件的修復可以快速解決故障,減少發電損耗,有效利用原有材料。其中,接線盒、MC4接頭、玻璃硅膠等一些簡單的修復可在電站現場實現,而且由于一個電站配備的運維人員不多,修復的體量不大,但必須熟練和了解性能,例如換接線盒,如果切割過程中劃到了背板,那么還需要換背板,整個修復會更復雜。

而電池、焊帶、EVA背板的問題在現場是無法修復的,因為環境、工藝和設備的限制,需要在工廠級別進行修復。因為大部分修復工藝需要在潔凈的環境里修復,要把邊框拆掉,割離背板后通過高溫加熱把存在問題的電池片切下來,最后焊接恢復,只能在工廠的返修車間實現。

移動化組件修復站是關于未來組件修復的一種設想。隨著組件功率和工藝的提升,以后大功率組件的問題會越來越少,但是早年間組件的問題正逐漸顯現。

現在有能力的運維方或者組件承擔方會給運維專業人士配備工藝技術改造能力培訓,在大型地面電站中一般都有工作區和生活區,可以提供修復場所,基本上配備一臺小型層壓機即可,這對大部分運營方和業主都在可承擔范圍內。那么,后期對于小部分電池片出現問題的組件不再是直接換下來放一邊,而是有專門的員工進行修復,這在光伏電站比較集中的地區是可以實現的。