浅析光伏组件隐裂产生的途径

■ 林赓

浙江公元太阳能科技有限公司

浅析光伏组件隐裂产生的途径

■ 林赓

浙江公元太阳能科技有限公司

以光伏组件的隐裂为研究对象，对隐裂产生的原因和途径进行系统地分析，为光伏组件生产及安装时对隐裂的质量控制提供了参考。

光伏组件；隐裂；材料；工艺；工程安装

0　引言

太阳能光伏电站作为绿色能源，近几年在全国得到广泛推广应用，2014年我国光伏发电累计并网装机容量2805万kW。但目前光伏组件功率衰减过大、过快，已成为光伏电站的首要质量问题，而太阳电池片隐裂是造成组件功率衰减的主要因素之一。太阳电池片隐裂是指肉眼在正常条件下无法识别的电池片内部细小的裂纹，该裂纹会加速电池片功率衰减，从而影响组件寿命。隐裂通常可通过电致发光（EL）对太阳电池片和光伏组件进行内部缺陷检测，从而提前更好地控制产品质量。本文就光伏组件从生产到安装过程中太阳电池片隐裂产生的环节进行简单分析。

1　材料影响

1.1太阳电池片

太阳电池片是由硅棒生长、切割、印刷、烧结等一系列工序生产而成。若硅材料纯度不够，过量的氧、碳沉淀杂质会引起硅电池片层错、位错、翘曲等缺陷，从而使机械强度下降；硅棒被金属切割线和切割砂浆切割成160～180 μm厚的硅片，切割中会使硅片形成纳米级的裂纹［1］。在印刷、测试、分选等环节生产时，电池片不仅多次受到设备的传送、翻转、检测，还受到金属电极与硅材料在高温下不同温度系数导致的不同步收缩。期间，相对较小的力都会使切割硅片时存在的裂纹扩大或产生新的裂纹，由于这些裂纹过于细小，生产线上难以将此类电池片完全挑出，从而致使太阳电池片在用于生产光伏组件前就已存在隐裂的隐患。

1.2涂锡焊带

多数光伏组件的隐裂都集中在涂锡焊带的起焊点和主栅线周围。焊带的长短、材质的软硬、表面镀锡层的厚度对隐裂的产生都有较大的影响。在保证电流足够输出的情况下，焊带裁切尽量短，起焊点和收焊点就越远离电池片边缘，边缘受焊接应力就越小；焊带表面锡涂层越厚，越易于焊接，但也易造成收焊点形成堆锡、球锡、锡渣等。层压时，在层压压力的作用下，会在电池片的收焊点形成应力集中，导致产生隐裂甚至裂纹。涂锡焊带的基材是铜带，若铜带的硬度和厚度过硬过厚，也会增大电池片焊接各工序的隐裂比例。

1.3钢化玻璃

光伏组件用钢化玻璃常规厚度为3.2±0.2mm，但若使用在1956 mm×992 mm等较大面积的光伏组件上时，该厚度的钢化玻璃会因缺乏足够的抗弯强度，使组件在重力作用时，玻璃中间位置出现较大的弯曲下沉，导致电池片随着玻璃的弯曲而弯曲，从而间接产生隐裂；并且员工在抬未装铝合金框的大面积组件时，由于组件中间弯曲幅度过大，组件很容易产生上、下弹性颠动，从而加重隐裂的数量和程度。在生产大面积组件时，采用4.0 mm厚的钢化玻璃能有效降低组件弯曲导致的隐裂概率。

2　工艺分析

1）保持焊接台干净，避免锡渣被垫在电池片的下面，避免按压电池片。电池片的手工焊接应遵循轻、稳、平原则，要求一次焊接成功，避免虚焊、过焊，尤其要注意在起焊点和收焊点避免有多次来回重复推焊。

2）叠层时，将电池片从串焊模板转移至叠层台时，应使用吸盘工装，轻吸轻放。不能用手直接提电池串两端焊带进行转移，也不能将电池串直接从串焊模板上侧滑倒入叠层台，这样会将串焊模板上的锡渣等杂质也一并倒入，导致层压时杂质顶裂电池片。

3）组件使用装框机对铝合金边框进行装框对接，如果装框后边缘有起翘、错位等情况，不允许用锤子直接进行敲击调整，锤子的冲击力足以对组件产生更多、更严重的隐裂。

4） 周转组件的木托盘表面不能有钉头外露情况，以免压在最底部与钉头直接接触的组件在重力长时间、大压力的作用下，因组件表面受力不均而出现内部电池片受损。同时，与木托盘配合使用的液压车的长度一定要长于木托盘。如果液压车长度不够且木托盘板面强度较差，整托组件在液压车上升的过程中，液压车头部与托盘的接触点是主要接触受力点，这将导致该托组件的最后一块组件在液压车头部对应的位置有粉碎性的隐裂。

3　工程安装

即使工厂在生产时对材料和工艺做了种种质量控制，但出厂后的工程安装若采用一些非正规或对光伏组件易碎易裂特性不了解的工程队，在最后关键的工程安装上往往存在着野蛮安装。如卸货时直接在沙石地上拖行；屋顶安装时直接脚踩在组件表面；安装位置和角度有偏差时直接用锤子敲击进行校正。以上种种野蛮操作，对光伏组件内部的太阳电池片隐裂造成的危害远远大于工厂的可控风险。

4　结论

光伏组件的功率衰减问题是目前影响太阳能发展的一个较大的弊病，电池片隐裂作为衰减的主要原因，对它的研究分析具有一定的实际意义。在生产和工程安装方面，通过隐裂易产生的途径进行有针对性的质量控制，可使光伏组件的隐裂得到明显的改善。

［1］赵黎. 保持太阳电池稳定可靠的焊接品质［J］. 太阳能，2010，（11）: 22-26.

2015-08-11

林赓（1983—），男，本科、助理工程师，主要从事光伏组件和灯具的质量管理方面的研究。c3659@126.com