[發明專利]一種光伏組件長期耐候性能測試方法

有效

• 申請號: 201810407545.2
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108680486B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王磊;張臻;潘武淳;吳軍
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;H02S50/15
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張賞

本發明公開了一種光伏組件長期耐候性能測試方法，具體為，準備典型的局部漏電、微裂紋、低并聯電阻3種缺陷類型的電池樣品并封裝成小組件，將小組件放入環境箱，設置環境箱分別進行高溫高濕老化與高低溫循環老化實驗，實驗過程中，采用電致發光設備和鎖相紅外熱成像測試設備測試并計算實驗小組件中電池缺陷處的局部IV性能；根據實驗結果分析實驗小組件整體電性能衰減與缺陷處局部電性能衰減，分析光伏組件的長期耐候性能。本發明采用ANSYS軟件模擬不同老化時間點的微缺陷組件，輻照分布不均勻度與漏電流分布類型組合條件下熱斑電池溫度分布，分析電池最嚴重熱斑產生條件與高溫失效概率，提高光伏組件的可靠性。

技術領域

本發明涉及一種光伏組件長期耐候性能測試方法，屬于光伏組件分析測試技術領域。

背景技術

由于光伏電池硅片材料存在晶界、位錯等缺陷，雜質元素易聚集在晶界、位錯處，使其具有高復合速率，且電池與組件制造經過擴散、刻蝕、燒結、層壓等工藝，易產生機械應力不均、局部短路等問題。雖普通電池缺陷的檢測方法已較成熟，在光伏組件使用前大部分經過了測試分選，然而由于缺乏缺陷失效預判依據等多種原因，仍有較大部分采用電致發光分選時被認為可靠的微缺陷電池，以及后期產生微裂紋等缺陷的電池與組件出現在實際應用的光伏系統中。典型缺陷包括：1)金屬雜質聚集以及刻蝕等工藝造成的電池局部漏電；2)光伏組件制造與應用過程中機械應力產生的電池微裂紋；3)低純硅材料與背接觸電極工藝等引起的電池低并聯電阻。在實際運行時，光伏組件與電池這些內在微缺陷在輻照不均勻分布、溫度交變及濕熱沖擊等多重環境因素復合作用下，產生電池局部高溫及缺陷擴散等問題，從而導致組件的電性能衰減幅度遠超過預期，甚至引發失效以及電弧等安全問題。

非均勻輻照影響下組件中電池缺陷的短期失效以及長期可靠性能也引起關注。Barbato等研究了反偏電壓下，使用MWT(Metal Wrap Through)技術，金屬與硅片穿孔處缺陷對太陽電池長期耐候性的影響。Bahaidra和Alamoud等人對冶金級硅光伏組件進行反向偏壓實驗測試，分析了硅材料純度對光伏組件可靠性的影響。Ramspeck利用紅外熱像技術測試了反偏下太陽電池溫度分布情況，并通過掃描電子顯微鏡觀測局部熱斑的微觀結構，分析非均勻輻照下晶體缺陷引起的局部高溫產生機理。Simon等利用紅外熱成像技術和掃描電子顯微鏡研究了電池高溫區周圍的結構，顯示高溫對微缺陷電池結構不可逆的破壞，并揭示了含有雜質區域與反偏高溫之間的關聯。Dolara等學者研究分析微裂紋等缺陷電池老化前后的電性能差異，發現引起明顯功率衰減的可靠性測試有高低溫循環、熱斑耐久，而濕熱、紫外老化等測試對組件功率的影響較小。

以上表明，一些學者針對缺陷電池與組件進行老化測試，研究分析其整片電池或整體組件性能變化，獲得了很多有參考價值的數據結果，這種微缺陷電池不同老化條件下的整體性能變化研究為預測光伏組件發電性能提供依據。然而，深入分析微缺陷引起的衰減及失效機理，需要研究濕熱、溫度交變等環境老化與非均勻輻照多因素復合作用對微缺陷電池性能的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種光伏組件長期耐候性能測試方法，采用ANSYS軟件模擬不同老化時間點的微缺陷組件，輻照分布不均勻度與漏電流分布類型組合條件下熱斑電池溫度分布，分析電池最嚴重熱斑產生條件與高溫失效概率。

為解決上述技術問題，本發明提供一種光伏組件長期耐候性能測試方法，包括以下步驟：

1)準備典型的局部漏電、微裂紋、低并聯電阻3種缺陷類型的電池樣品，并將單片電池樣品封裝成小組件，每種缺陷類型組件7塊，其中3塊用于高低溫循環老化測試，3塊用于高溫高濕老化測試，1塊作為參考組件；

2)采用電致發光設備測試3種共21塊實驗小組件的電池缺陷分布，保存電致發光圖像，對缺陷明顯的物理位置在小組件背面做標識；

3)采用直流電源對21塊實驗小組件分別施加反偏12V電壓，并用電流電壓表測試漏電流大小；