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电池片、焊带、EVA/背板、玻璃硅胶、接线盒、边框——光伏组件常见问题及修复

:2022-09-26 :赞晨科技 :984112537

  作为光伏电站中重要的设备,组件出现各种问题的频率相对较高,有些可以修复,有些不能修复。在由中国光伏产业协会和光伏人员主办的第四届光伏发电运营及后服务研讨会上,Intertek天祥集团大客户经理马召宁总结分享了光伏组件的常见问题和修复情况,并根据马召宁的演讲进行了整理。


  总结组件常见问题


  ——电池片常见问题


  组件表面网状隐裂的主要原因是电池板在焊接或搬运过程中受到外力的影响,或者电池板在低温下未预热,在短时间内突然膨胀,导致隐裂。网状隐裂会影响组件功率的衰减,长时间后碎片和热点的出现会直接影响组件的性能。


  电池表面网状隐裂纹的质量问题需要手动检查才能发现。一旦表面网状隐裂纹出现,三四年后将大面积出现。从肉眼看,前三年很难看到网状隐裂纹。现在,热点图像通常通过无人机拍摄来测量热点组件EL会发现隐裂已经产生。


  电池片裂纹一般由焊接过程中操作不当、人员提升技术不正确或层压机故障引起。裂纹部分故障、单片电池片功率衰减或完全故障会影响组件功率衰减。


  现在大多组件厂都有半片高功率组件,总体来说半片组件的破损率更高一些。目前五大四小等企业都要求不允许存在这种隐裂,他们会在各个环节组件EL。首先,从组件厂发货到现场后EL图像保证组件厂在运输过程中无隐裂;其次,安装后进行测量EL,确保工程安装过程中无隐裂。


  电池片混合一般是低档电池片混合到高档组件中(原料混合/ 或在工艺中混合),容易影响组件整体功率降低,组件功率在短时间内衰减较大,低效区域会产生热点甚烧毁组件。


  由于组件厂通常将100或200块电池分类为一个功率档,因此不会对每个电池进行功率检查,而是抽样检查,这将导致自动化装配线中低档电池的这一问题。目前,通常可以通过红外成像来判断电池片的混合档案,但红外图像是由混合档案、隐藏裂纹或其他屏蔽因素引起的,需要进一步判断EL分析。


  闪电线一般是由电池片隐裂或负电极银浆引起的,EVA 、水蒸气、空气和阳光的结果,EVA与银浆不匹配,背板透水性过高也会引起闪电纹。闪电线处热量增加,热胀冷缩导致电池片隐裂,容易引起组件热斑,加速组件衰减,影响组件电性能。一些实际案例表明,当电站不通电时,组件在外部暴露4年后也会出现许多闪电纹。虽然功率误差很小,但是EL图像还是会差很多。


  导致PID热点的原因有很多,如异物堵塞、电池板开裂、电池板本身的缺陷、高温潮湿环境中光伏逆变器阵列接地造成的光伏组件的严重腐蚀和衰退PID。近年来,随着电池组件工艺的改造和进步PID现象很少,但早年的电站无法保证PID不存在。PID修复需要整体技术改造,不仅从组件本身,还从逆变器侧。


  ——常见的焊带、汇流条和助焊剂


  焊接温度过低或助焊剂涂抹过少或速度过快会导致虚拟焊接,焊接温度过高或焊接时间过长会导致过焊。2010年~2015年生产的部件较多,主要是由于中国厂家装配线设备开始从国外进口到本地化,当时企业工艺标准较低,导致期间生产的部件质量较差。


  虚拟焊接会导致焊带和电池板在短时间内脱层,影响组件功率衰减或故障;过度焊接会损坏电池板内部电极,直接影响组件功率衰减,降低组件寿命或报废。


  2015年以前生产的部件经常出现大面积焊带偏移,这通常是由焊机定位异常引起的。偏移会减少焊带与电池面积的接触,导致脱层或影响功率衰减。此外,焊带过高的温度会导致焊接后电池片弯曲,导致电池片碎片。现在,随着电池片栅线的增加,焊带宽度越来越窄,焊机精度越来越高,焊带偏移越来越少。


  汇流条与焊带接触面积小或虚拟焊接电阻增加,加热容易导致组件烧毁,组件在短时间内严重衰减,长时间工作会烧毁,终导致报废。目前还没有有效的方法来预防这个问题,因为在应用程序端没有实际的方法来测量汇流条和焊带之间的电阻。当表面明显烧焦时,只能拆卸和更换组件。


  焊机调整助焊剂喷射过多或人员在维修过程中使用过多的助焊剂会导致主栅线边缘变黄,影响组件主栅线的位置EVA脱层,长期运行后闪电纹黑斑,影响组件功率衰减,降低组件寿命或报废。


  ——EVA/背板常见问题

EVA光伏膜

  造成EVA脱层的原因有EVA交联度不合格,EVA、玻璃、背板等原材料表面有异物,EVA原材料成分(如乙烯和醋酸乙烯)不均匀,导致在正常温度下无法溶解。当分层面积较小时,会影响组件的大功率故障,当分层面积较大时,会直接导致组件故障报废。EVA脱层一旦产生,是不可修复的。


  EVA脱层在前几年的组件中比较常见,有的企业为了降低成本,EVA交联度不够,厚度从0开始.5mm降到0.3、0.2mm,未经老化实验投入工厂使用,导致脱层。


  EVA气泡的一般原因是层压机真空温度时间过短,温度设置过低或过高,或内部不干净,异物也会出现气泡。部件气泡会影响EVA背板脱层会导致报废。这种问题通常发生在组件生产过程中,如果面积小,可以修复。


  EVA绝缘小条黄变通常是由长期暴露在空气中引起的EVA由于焊剂、酒精等污染,或与不同的制造商EVA化学反应是由化学反应引起的。一是客户不接受外观不好,二是可能导致脱层,缩短组件寿命。


  ——玻璃、硅胶、型材常见问题


  涂层玻璃表面膜层的脱落是不可逆转的。组件厂的涂层工艺一般可以提高组件功率的3%,但在电站运行两到三年后,会发现玻璃表面膜层脱落,脱落不均匀,影响组件玻璃的透气性,降低组件功率,影响整个方阵的发电。由于衰减率和辐照波动性误差不大,在电站运行前几年很难看到这种衰减,但如果与没有脱膜的电站相比,仍然可以看到发电量的差异。


  硅胶气泡主要是由于硅胶原料中的气泡或气枪压力不稳定造成的。间隙的主要原因是员工的涂胶方法不标准。硅胶是组件框架与背板和玻璃之间的一层胶膜,将背板与空气隔离。如果密封不严格,组件将直接分层,雨水将进入,绝缘不足,泄漏。


  组件框架型材变形也是一个常见的问题,一般是由于型材强度不合格,铝合金框架材料强度下降,直接导致强风中光伏板阵的框架脱落或撕裂。型材变形通常发生在技术改造过程中的方阵移动过程中。如果使用安装孔的组件在装卸过程中出现以下问题,绝缘将失效,接地连续性不能达到相同的值。


  ——常见的接线盒问题


  接线盒火灾的发生率很高,包括导线未卡在卡槽内,导线和接线盒焊点焊接面积过小,电阻过大,导线接触接线盒塑料部件过长,导致火灾。接线盒火灾直接导致部件报废,严重可能导致火灾。


  现在一般来说,大功率双玻璃组件将分为三个接线盒,这将会更好。此外,接线盒也分为半封闭和全封闭,有些烧毁可以修复,有些不能修复。


  在运行和维护过程中,也会遇到接线盒灌胶的问题。生产不严重导致漏胶、人员操作技术不规范或漏焊不严重等。AB如果AB胶配比错误,难以固化。使用一年后,打开接线盒,发现所有A胶都蒸发了,密封性不够。未涂胶会进入雨水或水分,导致连接部件着火。如果连接不良,电阻会增加,火灾会导致部件燃烧。


  接线盒导线断裂MC4头脱落也是一个常见的问题。一般来说,由于导线未按规定位置放置,导致压损或压损MC四头机械连接不牢固。导线损坏会导致部件功率故障或漏电危险事故。MC假头容易引起电缆着火。这种问题在现场更容易修复和改造。


  组件的修复和未来的想法


  在上述组件的各种问题中,有些可以修复,可以快速解决故障,减少发电损耗,有效利用原材料。其中,接线盒,MC4接头、玻璃硅胶等简单维修可在电站现场实现,由于电站运维人员少,维修量小,但必须熟练了解性能,如更换接线盒,如果切割过程划定背板,则需要更换背板,整个维修将更加复杂。


  电池、焊带、EVA由于环境、工艺和设备的限制,背板的问题在现场无法修复,需要在工厂级别进行修复。由于大多数维修过程需要在干净的环境中进行维修,因此需要拆下框架,切断背板,通过高温加热切断有问题的电池,后焊接恢复,只能在工厂维修车间进行。


  移动组件修复站是未来组件修复的假设。随着组件功率和工艺的提高,未来大功率组件的问题会越来越少,但早年组件的问题会逐渐出现。


  目前,有能力的操作和维护方或组件负责人将为操作和维护专业人员提供技术改造能力培训。大型地面电站一般有工作区和生活区,可提供维修场所,基本配备小型层压机,大多数操作人员和业主可承受。然后,在后期,小部分电池板出现问题的部件不再直接更换和放置,而是由专门的员工进行维修,这可以在光伏电站相对集中的地区实现。


  例如,青海共和国有一个专门的组件修复站,负责修复共和国拆除的库存组件,然后将其送回电站。因为随着组件功率的不断提高,早年是240W现在功率组件很少,一旦出现问题,就不可能使用300W组件更换体现了组件修复的意义。


  利用组件维修站快速解决组件本身的故障和性能,不仅可以降低成本,降低组件备件,提高不同规格和淘汰产品的适应性,还可以减少发电损失,提高运维效率,有效利用原材料,优化退役组件的利用率。


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