淺析光伏組件隱裂產生的途徑

■ 林賡

浙江公元太陽能科技有限公司

淺析光伏組件隱裂產生的途徑

■ 林賡

浙江公元太陽能科技有限公司

以光伏組件的隱裂為研究對象，對隱裂產生的原因和途徑進行系統地分析，為光伏組件生產及安裝時對隱裂的質量控制提供了參考。

光伏組件；隱裂；材料；工藝；工程安裝

0　引言

太陽能光伏電站作為綠色能源，近幾年在全國得到廣泛推廣應用，2014年我國光伏發電累計并網裝機容量2805萬kW。但目前光伏組件功率衰減過大、過快，已成為光伏電站的首要質量問題，而太陽電池片隱裂是造成組件功率衰減的主要因素之一。太陽電池片隱裂是指肉眼在正常條件下無法識別的電池片內部細小的裂紋，該裂紋會加速電池片功率衰減，從而影響組件壽命。隱裂通常可通過電致發光（EL）對太陽電池片和光伏組件進行內部缺陷檢測，從而提前更好地控制產品質量。本文就光伏組件從生產到安裝過程中太陽電池片隱裂產生的環節進行簡單分析。

1　材料影響

1.1太陽電池片

太陽電池片是由硅棒生長、切割、印刷、燒結等一系列工序生產而成。若硅材料純度不夠，過量的氧、碳沉淀雜質會引起硅電池片層錯、位錯、翹曲等缺陷，從而使機械強度下降；硅棒被金屬切割線和切割砂漿切割成160～180 μm厚的硅片，切割中會使硅片形成納米級的裂紋［1］。在印刷、測試、分選等環節生產時，電池片不僅多次受到設備的傳送、翻轉、檢測，還受到金屬電極與硅材料在高溫下不同溫度系數導致的不同步收縮。期間，相對較小的力都會使切割硅片時存在的裂紋擴大或產生新的裂紋，由于這些裂紋過于細小，生產線上難以將此類電池片完全挑出，從而致使太陽電池片在用于生產光伏組件前就已存在隱裂的隱患。

1.2涂錫焊帶

多數光伏組件的隱裂都集中在涂錫焊帶的起焊點和主柵線周圍。焊帶的長短、材質的軟硬、表面鍍錫層的厚度對隱裂的產生都有較大的影響。在保證電流足夠輸出的情況下，焊帶裁切盡量短，起焊點和收焊點就越遠離電池片邊緣，邊緣受焊接應力就越小；焊帶表面錫涂層越厚，越易于焊接，但也易造成收焊點形成堆錫、球錫、錫渣等。層壓時，在層壓壓力的作用下，會在電池片的收焊點形成應力集中，導致產生隱裂甚至裂紋。涂錫焊帶的基材是銅帶，若銅帶的硬度和厚度過硬過厚，也會增大電池片焊接各工序的隱裂比例。

1.3鋼化玻璃

光伏組件用鋼化玻璃常規厚度為3.2±0.2mm，但若使用在1956 mm×992 mm等較大面積的光伏組件上時，該厚度的鋼化玻璃會因缺乏足夠的抗彎強度，使組件在重力作用時，玻璃中間位置出現較大的彎曲下沉，導致電池片隨著玻璃的彎曲而彎曲，從而間接產生隱裂；并且員工在抬未裝鋁合金框的大面積組件時，由于組件中間彎曲幅度過大，組件很容易產生上、下彈性顛動，從而加重隱裂的數量和程度。在生產大面積組件時，采用4.0 mm厚的鋼化玻璃能有效降低組件彎曲導致的隱裂概率。

2　工藝分析

1）保持焊接臺干凈，避免錫渣被墊在電池片的下面，避免按壓電池片。電池片的手工焊接應遵循輕、穩、平原則，要求一次焊接成功，避免虛焊、過焊，尤其要注意在起焊點和收焊點避免有多次來回重復推焊。

2）疊層時，將電池片從串焊模板轉移至疊層臺時，應使用吸盤工裝，輕吸輕放。不能用手直接提電池串兩端焊帶進行轉移，也不能將電池串直接從串焊模板上側滑倒入疊層臺，這樣會將串焊模板上的錫渣等雜質也一并倒入，導致層壓時雜質頂裂電池片。

3）組件使用裝框機對鋁合金邊框進行裝框對接，如果裝框后邊緣有起翹、錯位等情況，不允許用錘子直接進行敲擊調整，錘子的沖擊力足以對組件產生更多、更嚴重的隱裂。

4） 周轉組件的木托盤表面不能有釘頭外露情況，以免壓在最底部與釘頭直接接觸的組件在重力長時間、大壓力的作用下，因組件表面受力不均而出現內部電池片受損。同時，與木托盤配合使用的液壓車的長度一定要長于木托盤。如果液壓車長度不夠且木托盤板面強度較差，整托組件在液壓車上升的過程中，液壓車頭部與托盤的接觸點是主要接觸受力點，這將導致該托組件的最后一塊組件在液壓車頭部對應的位置有粉碎性的隱裂。

3　工程安裝

即使工廠在生產時對材料和工藝做了種種質量控制，但出廠后的工程安裝若采用一些非正規或對光伏組件易碎易裂特性不了解的工程隊，在最后關鍵的工程安裝上往往存在著野蠻安裝。如卸貨時直接在沙石地上拖行；屋頂安裝時直接腳踩在組件表面；安裝位置和角度有偏差時直接用錘子敲擊進行校正。以上種種野蠻操作，對光伏組件內部的太陽電池片隱裂造成的危害遠遠大于工廠的可控風險。

4　結論

光伏組件的功率衰減問題是目前影響太陽能發展的一個較大的弊病，電池片隱裂作為衰減的主要原因，對它的研究分析具有一定的實際意義。在生產和工程安裝方面，通過隱裂易產生的途徑進行有針對性的質量控制，可使光伏組件的隱裂得到明顯的改善。

［1］趙黎. 保持太陽電池穩定可靠的焊接品質［J］. 太陽能，2010，（11）: 22-26.

2015-08-11

林賡（1983—），男，本科、助理工程師，主要從事光伏組件和燈具的質量管理方面的研究。c3659@126.com