光伏组件原理及常见质量问题.ppt
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1、光伏发电原理及组件生产过程中常见质光伏发电原理及组件生产过程中常见质量问题量问题光伏(电池/组件)生产过程及常见质量问题 2光伏发电优势及原理 1 电站组件质量保障措施 3目 录1.光伏发电优势及原理光伏发电优势及原理可开采65年左右可开采58年左右可开采100年左右铀资源天然气煤资源石油资源人类未来的能源之路在何方?人类未来的能源之路在何方?可开采40年左右1.光伏发电优势及原理光伏发电优势及原理u 太阳能发电的优势太阳能发电的优势 太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦/秒;地球表面0.1%太阳能转为电能,转换效率5%,每年发电量可达5.61012千瓦小时,相当于目前世界上能耗的40倍;
2、足以供给人类使用几十亿年。1.光伏发电优势及原理光伏发电优势及原理欧洲JRC的预测(20002100)自天然气起,以下为化石燃料化石燃料生产峰值在2030-2040年之间1.光伏发电优势及原理光伏发电优势及原理u 光伏电池发电原理光伏电池发电原理N型半导体P型半导体-纯净硅晶体中掺入5价杂质磷/砷/锑,N型半导体;-如果掺入的是三价的硼/镓,则会形成P型半导体。u 光伏电池发电原理光伏电池发电原理1.光伏发电优势及原理光伏发电优势及原理-N区的电子扩散至P区,自身带正电;-P区空穴被电子填补(接受电子)带负电,PN结形成u 光伏电池发电原理光伏电池发电原理-光生伏打效应光生伏打效应1.光伏发电
3、优势及原理光伏发电优势及原理Number of Photons of Wavelength(nm)-光照PN结将电子从共价键中激发,产生电子-空穴对;-电子向带正电的N区运动,空穴向带负电的P区运动,形成电压和电流;2.光伏工艺过程及常见质量问题光伏工艺过程及常见质量问题光伏组件平衡系统配电系统土建工程等u光伏组件是光伏电站的光伏组件是光伏电站的核心,也是初始投资之核心,也是初始投资之最大构成,光伏组件成最大构成,光伏组件成本越低,初始投资越少,本越低,初始投资越少,光伏组件质量越高,使光伏组件质量越高,使用年限越长,发电量越用年限越长,发电量越高,度电成本越低。高,度电成本越低。2.组件工艺
4、过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题u光伏组件存在问题光伏组件存在问题影响光伏组件质量因素有哪些?认证后的产品为什么认证后的产品为什么还在实际应用中频繁出还在实际应用中频繁出现故障?现故障?光伏组件是否真的能光伏组件是否真的能够有效运行够有效运行2525年?年?组件潜在的缺陷对光组件潜在的缺陷对光伏电站的发电量和寿命伏电站的发电量和寿命有什么影响?有什么影响?生产工艺2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件结构2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件结构EVA胶膜背板电池串2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件质量的影
5、响因素一设计二生产三检验四包装运输设计原材料结构工艺验证使用2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题u组件设计组件设计 可靠性测试可靠性测试u绝缘测试绝缘测试-测定组件的载流元件与组件边框或外界之间的绝缘是否良好;-无绝缘击穿或表面裂纹现象-在2Vsys+1000V下,漏电电流 50A-在500V下,绝缘电阻应50M(或漏电流10A)u温度系数测量-确定组件电流(),电压()和最大功率()的温度系数;u标称工作温度测量-标称工作温度是指在标准参考环境下,敞开式支架安装情况下,太阳电池的平均平衡结温。在系统设计中,比较不同组件设计的性能时该参数是一个很有价值的参数。-至少选用10
6、个数据点,覆盖300W/m2以上辐照度范围,做(TJ-Tamb)随辐照度变化的曲线,做回归分析拟合;-确定800W/m2时的(TJ-Tamb)值,加上20即为标称工作温度;152.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题16uNOCT下的电性能:下的电性能:-条件:标称工作温度,及800W/m2的辐照度,组件带载情况下的电性能-操作执行:可在测温度系数时同时执行uSTC下的电性能:下的电性能:-条件:温度25,辐照度1000W/m2,组件带载情况下的电性能-操作执行:太阳能模拟器u低辐照度下的电性能:低辐照度下的电性能:-条件:温度25+/-2 ,辐照度200W/m2,组件带载情况
7、下的电性能-操作执行:太阳能模拟器,只是光强度变化,光谱分布和1000W/m2下相同u室外暴晒:室外暴晒:-目的:对组件经受室外条件的能力作初步评价并揭示组件在室内试验探查不到的一些综合衰减因素(试验时间短且实验条件随环境在变化,所以本试验仅被用作可能存在问题的提示)-试验执行:组件短接,共接受60kW/m2的辐照-评估标准:1)无严重目测缺陷;2)Pmax衰减5%;3)满足绝缘试验2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题17u热斑耐久试验热斑耐久试验-确定组件承受热斑加热效应的能力;组件内某电池单元不匹配或裂纹、内部连接失效、局部被遮光或弄脏使电池局部电压电流积增大,从而产生
8、局部温升,可能导致焊接融化或封装退化u紫外预处理试验紫外预处理试验-热循环和湿冻前,进行紫外线预测试以证明材料和连接能经受紫外衰减;-波长280nm 400nm,5倍于对应标准光谱辐照度;u热循环试验热循环试验2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题1.太阳电池组件无严重外观缺陷;2.太阳电池组件最大输出功率的衰减不超过试验前测试值的5%。3.满足绝缘要求18u湿冻试验湿冻试验-确定组件承受高温、高湿之后零下温度对其影响的能力2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题1.太阳电池组件无严重外观缺陷;2.太阳电池组件最大输出功率的衰减不超过试验前测试值的5%。3.满
9、足绝缘要求19u湿热试验湿热试验-确定组件承受长期湿气渗透的能力(无外观缺陷,Pmax衰减5%,满足绝缘要求);u湿漏电流试验湿漏电流试验-评价组件在潮湿工作条件下的绝缘性能,验证雨、雾、露水或溶雪的湿气不能进入组件内部电路的工作部分,如果湿气进入在该处可能会引起腐蚀、漏电或安全事故(A0.1m2,R*A400Mm2);u机械载荷试验机械载荷试验-确定组件经受风、雪或覆冰等静态载荷的能力(无间歇断路现象,无严重外观缺陷,Pmax衰减5%,满足绝缘测试要求);u冰雹试验冰雹试验-验证组件经受冰雹撞击的能力(无间歇断路现象,无严重外观缺陷,Pmax衰减5%,满足绝缘测试要求);u旁路二极管热性能试
10、验旁路二极管热性能试验-评价旁路二极管的热设计及防止对组件有害的热斑效应能相对长期的可靠性(目测无缺陷,TjT额定,Pmax衰减5%,满足绝缘测试要求,二极管仍能正常工作);2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 钢化玻璃透明绝对的密封为什么要用玻璃封装组件234经久耐用、稳定性好便宜12.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 钢化玻璃玻璃能够增加组件转换效率优质的光伏用低铁玻璃能够增加透光率,从而增加组件电能输出。可以增加陷光性,增加光的吸收。光伏玻璃透光率国标为91%,目前不少
11、企业采用高透玻璃,其透光率达到94.7%以上,该项技术可有效增加光伏组件的输出。高透光玻璃在西北风沙气候是否能长期稳定2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 EVA 光伏组件在表面钢化玻璃与背面背板的中间还有一层经过固化的EVA层,其作用:封装电池片,防止外界环境对电池片的电性能造成影响。增强组件的透光性。将电池片,钢化玻璃,TPT粘接在一起,具有一定的粘接强度。EVA胶膜在未层压前是线性大分子,当受热时,交联剂分解,形成活性自由基,引发分子间反应形成网状结构。从而提高的力学性能、耐热性、耐溶剂性、耐老化性。2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题
12、l组件原材料 EVAEVA对组件质量的影响黄变光EVA光EVA变色短路电流Isc 降低13%max;转换效率eff降低19%max;2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 EVAEVA对组件质量的影响 PID效应三种不同EVA材料组件PID测试结果2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板 光伏组件中与上盖相对的组件背部的防护层,在户外环境下保护太阳能电池组件不受外界条件影响。主要作用有:防止水汽的的侵蚀;阻隔氧气防止氧化;对组件进行绝缘;提高组件耐老化性、耐腐蚀性能;可以反射阳光,提高组件转化效率;增加组件红外发射率,可以降低组件
13、的温度。2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板背板的优劣直接决定组件的使用寿命,高品质背板材料的抗紫外特性更好,可以更好保障组件的耐候性,提高组件的使用寿命。背板结构 2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板背板结构 2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板PVF 特点 3.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板背板结构 采用TPT(Tedlar+PET+Tedlar)结构,相较TPE背板,双层Tedlar具有以下优点优异的耐紫外特性和耐热氧化特性低的水汽渗透
14、率良好的电绝缘性一定的粘结强度TPT背板结构TPE背板结构3.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板PVF 特点 耐高低温抗紫外抗紫外耐腐蚀耐老化强防氧化2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板 背板对组件质量的影响 导热性对组件效率的影响:背板材质具有导热性,可以将组件产生的热量及时导出,从而保证组件的发电效率。电池温度1开路电压2.3mV背板导热性影响组件发电效率2.组件工艺过程及常见质量问题组件工艺过程及常见质量问题l组件原材料 背板 背板对组件质量的影响背板层间粘合不合格可能导致背板分层,水汽、空气渗入组件,造成组件电路
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