[發明專利]光伏組件邊緣濕漏電性和長期可靠性的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201210000526.0
• 申請日: 2012-01-04
• 公開（公告）號: CN102565613A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 全鵬;徐建美;張臻;沈艷萍
• 申請（專利權）人: 常州天合光能有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/12
• 代理公司: 常州市維益專利事務所 32211
• 代理人: 王凌霄

技術領域

本發明涉及光伏組件檢測技術領域，尤其是光伏組件邊緣濕漏電性和長期可靠性的檢測裝置及方法。

背景技術

光伏組件的結構主要包括前板玻璃、EVA、電池、背板、焊帶、硅膠及鋁邊框，單體太陽能電池質薄易碎，且容易老化，必須使用耐候性好的材料將其封裝成組件之后才能在戶外正常使用；前板玻璃通常為3.2mm的高透光鋼化玻璃；背板通常為耐候性極好的高分子復合材料或鋼化玻璃。目前，光伏組件的制作是將鋁邊框通過硅膠固定在層壓件四周，而層壓件的制作首先是通過真空高溫層壓經焊帶焊接的太陽能電池，然后將太陽能電池密封于前板和背板中間的EVA中。

由于光伏組件須長時間在戶外使用，其并網電壓通常為600/1000V兩個檔位。當光伏組件正常工作時，其對大地的偏壓會通過鋁邊框形成漏電流接向大地，漏電流過大會導致光伏組件出現極化功率衰減和電化學腐蝕現象，漏電流嚴重時會直接危害到光伏發電系統和人身安全。美國的NREL在文獻《Requirements?for?a?Standard?Test?to?Rate?the?Durability?of?PV?Modules?at?System?Voltage》中詳細介紹了光伏組件對地偏壓的濕漏電對組件可靠性及功率的影響。封裝材料如玻璃和背板通常具有較好的絕緣性能，而密封較好的晶體硅組件會由于硅膠老化導致邊緣密封性能下降；光伏組件邊緣往往由于密封不良而導致邊緣處的EVA長期直接暴露于高溫高濕環境，光伏組件漏電流大幅增大，尤其薄膜組件漏電流明顯；有些廠家為追求光伏組件的高效率，把帶電體和組件邊緣的距離做到最小；有些特殊應用的組件甚至不使用硅膠密封組件邊緣。

理論上，組件樣品邊緣部分的濕漏電流可以用公式I＝V/R，當電壓一定時，邊緣部分的電阻越大，濕漏電流越小，組件樣品性能越好，邊緣電阻的大小主要與材料本身的電阻率、電池離邊緣的距離、背板和EVA吸水率及邊緣處的密封性能有關。為避免光伏組件在使用中出現邊緣漏電而導致組件失效的問題，目前主要采用兩種方法：1、選擇絕緣性能更好、吸水率更低的EVA和背板，在組件邊緣密封更多硅膠，優化組件設計以及添加漏電保護裝置來避免濕漏電帶來的風險；2、光伏組件出廠前對極小比例的組件按IEC61215和UL1703標準進行濕漏電抽檢。第一種方法可以在一定程度上降低組件濕漏電失效的風險，如美國Sunpower公司的US?2010/0139740A1專利，該專利是通過對組件端設計的改進來降低組件極化功率衰減的危險；而專利US?7786375B2是通過一個漏電保護裝置來降低組件極化功率衰減帶來的危險。第二種方法中的IEC61215和UL1703標準中的檢測方法及相關設備已不能滿足光伏組件長期濕漏電的可靠性檢測要求，并且其在新EVA和硅膠材料的導入、組件疊層設計及可靠性研究時，無法給設計者和實驗員提供更多的重要信息。目前，普通濕漏電測試儀或IEC61215和UL1703標準中提及的測試方法只能用于檢測室溫條件下的濕漏電流，無法準確計量產品邊緣處的濕漏電流，也不具備長期可靠性的監測功能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種結構簡單、操作方便、實用性強且成本低的光伏組件邊緣濕漏電性和長期可靠性的檢測裝置及方法，檢測光伏組件在結構設計、新材料選擇及戶外使用的風險，保證光伏組件的長期可靠性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種光伏組件邊緣濕漏電性和長期可靠性的檢測裝置，包括樣品、溶液槽、絕緣耐壓測試儀和計算機，將樣品放置在溶液槽中，絕緣耐壓測試儀首先通過溶液槽采集樣品的濕漏電流，然后傳輸至計算機實時顯示并存儲數據。

樣品由邊框、背板、底層EVA、帶電體、引出端、引出線、頂層EVA、玻璃和硅膠組成，樣品為具有邊緣距離的密封組件，樣品引出線連接至絕緣耐壓測試儀的正極。

溶液槽由電加熱裝置、帶孔絕緣板、絕緣隔離管、進水孔、外部管道、溶液、排水孔、外部排水管道、閥門、風冷裝置、電路模塊、絕緣箱體和絕緣箱體內層組成。

溶液槽底部為電加熱裝置，電加熱裝置上面的帶孔絕緣板用于存放待測樣品和隔離電加熱裝置，帶孔絕緣板上裝有至少三根絕緣隔離管，待測樣品靠在豎直的絕緣隔離管上；溶液槽底角的排水孔通過閥門與外部排水管道相連，溶液槽頂角的進水孔通過閥門與外部管道相連，閥門控制溶液槽中溶液的進排；溶液槽的背面有風冷裝置，風冷裝置的下端為升降溫控制電路模塊；溶液槽背面的風冷裝置高于內部溶液平面；絕緣箱體內層包含隔熱材料。

溶液槽可同時存放至少兩塊測試樣品，溶液的PH為3～11，電阻率為3000～3500Ω·cm。