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　　幅员辽阔是中国的优势，也让中国成为理想的光伏电站建设地。
　　但这对中国光伏组件来说，是一种“痛”。中国气候类型多样，包括大面积的严苛气候类型如荒漠、高原和热带等，这些地区不同的气候条件对光伏电站的建设及发电系统形成很大挑战。
　　组件是光伏发电系统重要的组成设备之一，其质量决定电站的长期发电量。现阶段，人们主要通过实验室检测来了解组件和材料的性能，但测试设备难以模拟户外各种复杂气候条件以提出更恰当的检测标准。在诸多不足的背景下，最具代表性和参考意义的性能数据只能通过检测光伏组件在户外使用下的实际性能获得。
　　41%组件存在外观失效
　　2011年，杜邦光伏解决方案启动了一项全球性的户外光伏组件研究项目，涵盖了不同地区及气候范围，重点研究组件可靠性及其它影响组件完整性的问题。年，该研究共涵盖全球60多个光伏发电装置，项目规模从1kW 至 20MW，累计规模达200MW以上。
　　研究结果表明，所有研究组件中有41%存在外观失效（详细失效分类可见图1）。其中，24%的失效来自于电池，包括热斑（通过红外成像仪识别）、连接处的烧痕和裂痕（通过蜗牛纹识别）。
　　背板失效比占到9%，是组件除电池以外失效比例最高的部件。背板作为保护层，其耐久性不足导致的电池性能降低和功率衰减增加则会直接损害投资收益。同时，背板关系到组件的绝缘和耐久性。因此，掌握组件在国内各类型气候下运行和材料失效情况，将最大程度地降低组件在不同恶劣环境下所带来的发电损失。
　　图1零部件外观失效比例
　　实验室检测主要侧重对太阳能组件材料的化学和物理变化的分析，而户外电站检测主要侧重视觉失效统计。
　　随着太阳能产业的重心从“设计制造”阶段转移至系统的运营和维护，功率输出、安全性能和外观失效日益成为决定光伏系统价值的关键性标识。
　　根据研究显示，所有确认的失效都涉及到光伏组件四大主要零部件中的一个或多个：前板、封装材料、电池/连接电路和背板（见表1）。
　　零部件
　　外观失效
　　破损、腐蚀或模糊的玻璃
　　封装材料
　　变色或脱层
　　电池/连接电路
　　腐蚀、热斑(不均匀热)、连接断开、蜗牛纹、开裂、烧痕
　　光伏组件背板
　　开裂、发黄、起泡/脱层、减薄
表1：光伏组件各个零部件的外观失效分类说明
　　材料对组件效能的影响不可小觑
　　2015年，中国太阳能光伏发电累计并网容量达到4158万千瓦，超越德国成为世界光伏第一应用大国。
　　为了对不同典型气候类型和使用年限的组件做深入调查和研究，国内光伏行业专家和杜邦公司专业技术人员走访了12个省份，检测了20多个光伏系统和电站、累计约210MW的光伏组件。
　　研究发现，不同气候地区光伏组件的衰减和材料老化有一定差异和规律，尤其对于拥有亚热、热带和温带等不同气候类型，及荒漠干旱、高原、沿海等多个地理特征的中国而言（如表2），其影响更加明显。
表2中国典型气候地区及气象数据举例
　　荒漠干旱地区：组件发黄严重
　　青海、新疆、内蒙古和宁夏等西北部地区，是近年国内光伏电站建设的集中地。这些地区光照资源充足，土地价格低廉，方便集中管理。但该地区气候环境严苛，具体表现为干旱少雨，年太阳辐照量超过5500MJ/m2，冬夏及昼夜温差较大，且部分地区地表沙化严重。
　　对于耐候性差的背板如聚酯（PET）和单层聚偏氟乙烯（PVDF）背板，变色发黄是一种常见的外观失效。在欧洲、北美和日本等地区多种气候类型下（包括温和气候）都报道过大量的相关失效案例。在我国也有很多此类背板发黄的案例。
　　图2是宁夏使用4年的组件，使用的是单层PVDF背板（PVDF薄膜/聚酯PET/粘接E层），背板内层显著黄变，超过50%的同类型组件和背板存在类似问题。
　　背板变色发黄是一种常见的外观失效，根据现场IV测试结果显示，黄变组件的平均功率衰减为11%左右，显著高于户外使用4年组件功率衰减不超过5%的要求。
　　图2宁夏使用4年单层PVDF背板组件
　　还有些在西部风沙活动频繁地区使用的光伏组件，因其背板材料耐磨性差，厚度低，涂层被风沙磨损，背板内层PET很快直接曝露于苛刻大气环境中，在使用不到两年的时间里即加速老化失效（如图3）。
　　图3在青海安装18个月组件FEVE涂料背板外层减薄为16.5微米，而标称厚度为20微米
　　高原地区：组件背板外层脆化剥落
　　西藏是中国太阳辐射能最多的地方，阳光直射比例大，年际变化小，大部分地区年日照时间达小时。
　　以拉萨地区为例，年太阳辐照剂量达7600 MJ/m2，组件正面年紫外辐照剂量超过100 kWh/m2。该地区组件的典型外观失效主要表现为封装材料变色、栅线变色、背板黄变脆化和剥落。
　　图4是在西藏使用了9年的组件。该组件使用的背板材料由空气面向内依次为：白色聚酯PET /透明聚酯PET/粘接E层。该组件背板内层严重发黄，在电池片间隙位置，由于背板内外两层都受到紫外照射，背板外层白色聚酯PET层几乎全部剥落。
　　图4在西藏使用9年组件的聚酯背板内层黄变、外层开裂剥落
　　热带、亚热带地区：电池焊带被腐蚀
　　海南是我国典型的热带湿热气候地区，年平均气温22~27℃，年平均湿度超过80%。
　　湿热气候地区具有高温、高湿和强紫外等环境特点，对组件中的电池栅线、焊带、EVA、背板等材料有显著影响，在海南使用的光伏组件普遍存在电池栅线和焊带腐蚀、封装材料变色等问题（如图5）。该电站由多个4块组件的独立系统组成，其系统无一例外存在电池片、银栅线和焊带腐蚀问题，户外功率测试设备已测不出电流和组件剩余功率。
　　图5在海南使用了15年（安装19年）双玻组件电池腐蚀和封装材料黄变明显
　　另外，从电池片间隙可看到，封装材料EVA黄变严重，部分区域还存在电池片和封装材料脱层的现象，在接线盒部位由于水汽通过背面玻璃打孔处导致封装材料严重脱层。这些双玻组件使用铝边框封边，仍不能阻止水汽进入组件及封装材料的老化和电池部件的腐蚀。
　　沿海地区：组件出现起泡脱层现象
　　沿海地区尤其是在近海和易积水的滩涂地区，空气湿度较大，年均超过70%。水汽和盐雾腐蚀是主要的环境老化因素。
　　图6（a）是在江苏沿海某地运行4年的光伏组件的典型失效照片。
　　图6在江苏沿海使用4年的光伏组件（a）边框密封失效导致水汽进入组件 （b、c）PVDF背板多处脱层起泡
　　经过长期的侵蚀，铝边框和硅胶密封部分失效，导致水汽进入组件。图6（b）和图6（c）是PVDF背板内层起泡和脱层。据随机片区抽样统计，起泡脱层组件比例约为6.2%。根据现场IV测试结果显示，有PVDF背板脱层组件的功率衰减达到11%～14.7%。
　　材料可靠性决定组件环境适应力
　　不同气候类型的环境老化应力水平和种类不同，组件材料失效出现的时间和类型有差异也有类似规律。背板作为光伏组件的关键封装材料，对组件的耐久性、性能和使用寿命具有重要影响。
　　多项研究表明，基于特能&（Tedlar&）PVF薄膜的背板在各种气候环境都得到了广泛的25年甚至30年实绩验证。而一些其它背板材料在户外短期内即出现了明显的老化或失效现象，有些还导致了组件功率加速衰减和安全隐患。
　　光伏系统的长期可靠性和性能很大一部分取决于其使用的材料。基于度电成本（LCOE）的最优系统价值的实现是依靠组件按预期运营，从而提供稳定功率输出和较长的使用寿命。专家建议，在项目开始阶段明确使用经长期户外实绩验证的高质量材料，有助于确保光伏组件于整个系统使用周期内的使用寿命和发电性能，帮助降低终端用户的发电成本，从而实现甚至超出项目预期的财务回报。
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&&&&&& 光伏电池组件的加工工艺采用EVA、背板、玻璃、电池片等材料层压组成，从焊接到成品测试和包装入库的完成，各工序之间相互影响制约，组件的质量影响用户在户外的使用寿命，从实际生产中存在组件质量主要问题有：生产中出现电池片隐裂碎片、气泡、空胶、组件外观变形、接线盒烧毁等问题。　　其中EVA 是光伏组件中最重要的辅材之一,其优良的耐热老化性能是保证组件寿命的必要条件。可以使太阳能电池性能在稳定性、可靠性、耐用性等方面得到保证。　　下面分析EVA脱层问题分析：　　EVA脱层对组件造成的影响：脱层面积较小时影响电池组件大功率失效；当脱层面积较大时直接导致电池组件失效报废。　　造成太阳能电池组件EVA脱层的原因如下：　　1、EVA、玻璃、背板等原材料表面有异物造成。　　2、助焊剂用量过多，在外界长时间遇到高温出现延主栅线脱层。　　3、EVA原材料成分（例如乙烯和醋酸乙烯）不均导致不能在正常温度下溶解造成脱层。　　4、交联度不合格.（如层压机温度低，层压时间短等）造成。　　预防方法：　　1、严格控制层压机温度、时间等重要参数 并定期按照要求做交联度实验,并将交联度控制在85%&5%内。　　2、加强制程过程中成品外观检验4.严格控制助焊剂用量，尽量不超过主栅线两侧0.3mm。　　3、加强原材料供应商的改善及原材检验。
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光伏组件背板失效分析与应用
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光伏组件背板失效分析与应用
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太阳能组件层压组件出现的质量问题原因与分析
2013年第7期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　【摘 要】本文简单阐述组件的封装工艺中存在的一些问题，揭示了这些问题所引出的一些后果，并提出解决改进这些质量问题和避免的方法，降低组件的返工率，提高组件的成品合格率。 中国论文网 /6/view-4116415.htm　　【关键词】光伏组件；层压工艺；气泡；方法 　　引言 　　随着光伏产业科技的进步和成熟，市场的饱和，导致原材料的种类和日供应量日趋紧张，行业利益更加的透明，面对的挑战更加激烈，如何在大环境下提高产品的质量，降低成本，提高产品的合格率成了在光伏市场中制胜的关键。 　　1、光伏组件质量问题 　　目前主流的光伏组件的加工工艺采用EVA、背板、玻璃、电池片等材料层压组成，从焊接到成品测试和包装入库的完成，各个工序之间相互影响相互制约，组件的质量影响用户在户外的使用寿命，从实际生产中存在组件质量主要问题有：生产中出现电池片隐裂碎片、气泡、空胶、组件外观变形、接线盒烧毁等问题。 　　在生产过程中出现的气泡、组件边缘分层进行分析，针对气泡和组件边缘分层问题从层压工艺和原材料进行分析及提出改进措施提供参考。 　　2、气泡的影响 　　在国标地面用晶体硅光伏组件要求组件破碎、开裂或外表脱附；在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道，都视为严重的外观缺陷。[1]当组件在户外使用的时候，由于收到光照和组件正常工作的影响，气泡会呈现扩大化趋势，长此以往，气泡位置的EVA会与玻璃和背板脱层，组件中进入水汽，组件性能和功率受到严重影响，最终导致组件报废。 　　3、气泡的产生的原因分析和解决方案 　　3.1汇流带边缘气泡 　　3.1.1汇流带之间的存在高度差，气体流动受阻，加之抽空时间较短，组件边缘在层压过程中开始交联，导致层压过程中产生的气体无法顺利抽出；解决方案：调整汇流带工艺方式，增加隔离厚度。 　　3.1.2层压机设定的层压温度高或层压时间过长，在层压过程中汇流带升温速度快，汇流带位置的EVA预先交联，当组件交联度达到标准时，汇流带位置的交联度已过交联；解决方案：适当调整层压工艺参数。 　　3.2焊带根部气泡 　　3.2.1焊带弯折处有缝隙，焊带之间存在高度差，在层压过程中EVA变软具有流动性，流动的EVA填充组件中的缝隙，焊带之间的高度差大于EVA的流动的胶量，致使EVA无法填满焊带之间的缝隙；解决方案：增加焊带之间的胶量。 　　3.2.2层压过程中层压时间短，EVA在固化阶段中的产生的气体未能抽出，但导致气体残留在组件内部。解决方案：适当调整层压工艺参数，增加固化的抽气时间。 　　3.3电池片间的气泡 　　3.3.1EVA在存放时间过长，存放的环境湿度和温度不符合规定的存储要求，EVA中的交联剂和辅助交联剂挥发，使EVA在固化阶段无法进行正常的交联化学反应，致使EVA失效，造成组件内部出现无规律的气泡。解决方案：开箱的EVA在12小时内使用，开箱未使用完和未开箱的EVA放置在环境温度为25℃以下，湿度为70%以下。 　　3.3.2EVA在加工工艺分为流延法和压延法，在加工工艺时出现局部的厚度不均，EVA在固化阶段局部厚度薄的地方提前固化，由于固化的时间过长，EVA中的交联剂充分的反应，抽空时间和EVA反应速率不能达到匹配，造成交联剂所产生的气体不能排除，从而将气体封装在组件内部。解决办法：调整工艺参数，适当的调整层压时间。 　　3.4电池片上的气泡 　　3.4.1在互联条两边的气泡，由于互联条在浸泡助焊剂后未能等助焊剂全部晾干而进行焊接的工作，造成助焊剂在电池片的残留，从而造成组件的气泡。解决方案：浸泡完的助焊剂的互联条进行充分的挥发，待互联条完全晾干在进行焊接工作。 　　3.4.2互联条两边的气泡成水滴状，是由于互联条升温速度快，在EVA固化阶段互联条两侧的EVA提前固化造成EVA中的VA释放出的气体无法排出。解决方案：调整固化阶段的温度，保证EVA中的交联剂反应速度和固化时间向适应。 　　3.5组件大面积气泡 　　3.5.1设备在抽空阶段出现故障，此阶段EVA受热进行预固化，乙烯与醋酸乙烯脂与EVA中的交联剂进行初步的反应，释放出的大量气体未能通过抽空阶段排出。解决方案：将组件进行第二次层压；并对设备进行一二三等级的保养，每天对设备的主要系统进行检查，确保设备正常再投入使用。 　　3.5.2EVA反应速度过快，抽空时间不足，不能及时将组件内部产生的气体排出。解决办法：调整层压参数，抽空时间适应EVA反应速度。 　　3.6返修组件中的气泡 　　3.6.1未返修区域出现气泡是由于在首次层压过程中EVA中的交联剂已反应完全，再次层压过程中无法再次发生交联反应，造成EVA与玻璃之间过交联，解决方案：在首次层压中严格控制交联度，保持交联度在80%左右，组件再次层压时EVA中能有少量的交联剂再次发生反应。 　　3.6.2返修区域出现气泡是由于EVA裁切尺寸与原来尺寸之间存在缝隙，预固化中的EVA不能填充之间的缝隙，导致出现气泡。解决方案：调整返修工艺，使裁切的EVA大于返修区域1-2mm，保证之间有充足的胶量能填充之间的缝隙。 　　4、组件边缘分层 　　组件边缘分层有两种，一种是边缘成弧形状，另一种是边缘成锯齿状 　　4.1边缘成弧形状因背板和玻璃之间应力作用，层压后低粘结性会导致边缘分层现象，随放置时间增加分层的尺寸将变的更恶劣；在固化后，组件边缘部分将形成弧形的长条形气泡，（轻微的气泡可以被修复）。解决方案：提高温度和延长加压时间可以改善粘结性。 　　4.2边缘成锯齿状因层压后高温下处于熔融状态的EVA，因背板和玻璃间应力导致EVA有微小程度的收缩，空气很容易钻进背板和玻璃间形成反冲气泡（不可以被修复）；解决方案：降低温度和减少加压时间可以减少气泡的产生，边缘分层和边缘气泡与时间温度的影响关系成反比；待层压完成的组件在降至室温时再进行下一工序。 　　气泡和边缘分层问题是个多方面原因造成的，从工艺、原材料、生产环境等问题进行考虑，针对每种气泡和边缘分层所出现在不同区域和形状进行逐一分析，找出其中的产生原因，综合考虑气泡和边缘分层问题，造成气泡和边缘分层的原因是多元化的，解决气泡和边缘分层问题的方案也不是一成不变的，通过实践摸索和理论的辅助解决此问题。 　　5、结束语 　　提高产品的质量是公司宗旨，保证公司产品的质量要有成熟的工艺技术相支持，并对生产过程中质量问题加以控制，以上对气泡和边缘分层产生和解决方案进行了简单的表述，气泡和边缘开胶的问题所在关键是逐步观察、分析和实际情况相结合，才能提高成品率。
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太阳能光伏组件背板出现鼓包,凹坑,凹槽对组件有什么影响？
　　鼓包,可能会有TPE脱层的危险，造成湿漏电的不过,　　凹坑,凹槽，担心会压破电池片，　　还有就是外观的影响　　这个是因为生产厂家的机器在封装太阳能电池板时，层压机没有清理干净导致，如清理干净，压出来的板子是平平的，没有凹痕，凹坑，如果是在引线附近，有可能是引线没有放平整导致。还有部分长长的，有可能是背板太薄，层压机压力过大导致。最好附上图片才能更好判断出是什么原因造成。　　背板是主要的防护材料，如果只是背板材料破了的话没有伤到电池部分短期没问题。　　但是这一点上就开始收到环境腐蚀，EVA会迅速老化破裂或脱离，接着腐蚀电池部分，腐蚀再扩大组件就短路失效了。
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凹槽,凹坑，造成湿漏电的不过,可能会有TPE脱层的危险鼓包，担心会压破电池片
焊带两次侵泡出出现什么原因？焊接的质量为什么会下降？
不明白 你的意思。
提问者评价
谢谢你的简答！
其他2条回答
被异物撞击，凹坑，出现这个情况首先是对组件外观有影响，在安装使用时被雷击可能性增加，对组件功率也有影响，TPE：一，EVA
，还有就是层压机比如温度与时间没有设置准确也可以导致这种情况发生，生产过程中组件内有异物经过层压后也可以导致出现鼓包，组件凹陷鼓包处内部是否出现气包，看电池片是否出现碎片或者隐裂，使用组件过程中受到外部不稳定因素（组件使用温度环境不符合要求，造成污染，背板是否破损，在使用过程中污物出现化学反应出现鼓包，被火烤）如果出现鼓包首先你要对鼓包凹陷处电池片进行观察组件出现这种情况大概有这几种情况，组件在制造过程中生产着不注意徒手接触电池片
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