2、材料老化導(dǎo)致功率衰減分析

光伏組件封裝結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，組件的主要材料包括電池片、玻璃、EVA、背板等。由圖3可知，光伏組件材料老化衰減主要可從電池片功率衰減及封裝材料的性能退化兩方面分析，而影響這兩方面因素的主要原因是紫外線照射及濕熱老化環(huán)境，而玻璃對紫外線和濕熱環(huán)境的性能變化較小，因此組件功率的老化衰減研究主要可圍繞EVA和背板兩種材料的老化開展。圖4為某電站運(yùn)營后材料老化的外觀圖。

2.1、EVA老化對光伏組件功率衰減影響

把組件分為A、B、C、F806、4組，分別采用4個(gè)不同廠家的EVA材料，電池片、玻璃、背板、焊帶、邊框等材料及生產(chǎn)工藝設(shè)備都一致，制作每塊組件的同時(shí)還制作一個(gè)陪樣，用于測試組件EVA材料的黃變指數(shù)。生產(chǎn)出的組件經(jīng)過EL檢測和I-V曲線的測試，確定質(zhì)量合格，把4組組件和陪樣同時(shí)放入環(huán)境試驗(yàn)箱進(jìn)行濕熱老化，測試條件為溫度85℃、濕度85%。每隔一段時(shí)間測試其組件功率及陪樣EVA的黃變指數(shù)，共測試1000h后把組件取出，其組件測試數(shù)據(jù)如圖5所示，對應(yīng)陪樣EVA的黃變指數(shù)如圖6所示。

由圖5和圖6可看出，不同品牌的EVA耐濕熱老化性能差異很大，其中F806EVA黃變小，耐老化性能明顯比其他EVA強(qiáng)，做成的組件功率衰減少。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與組件老化功率衰減結(jié)果相符合，說明EVA黃變是組件材料老化導(dǎo)致功率衰減的一個(gè)重要原因。為了深入對此質(zhì)量問題進(jìn)行分析，結(jié)合類似的EVA黃變現(xiàn)象，本文選取某研究所光伏電站的組件進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)該光伏電站的組件也部分存在EVA黃變現(xiàn)象，如圖7所示。

在該電站上分別選取一塊EVA黃變組件和一塊EVA未黃變組件，分別測試其功率，數(shù)據(jù)見表3。

由表3可知，EVA未黃變組件在電站運(yùn)營過程中只衰減了2.23%，而EVA黃變組件的功率衰減了5.7%，因此進(jìn)一步驗(yàn)證了EVA黃變是造成組件功率衰減的一個(gè)重要原因。

2.2、背板老化對光伏組件功率衰減影響

把組件分為A、B兩組，分別采用兩個(gè)不同廠家的背板材料(A組背板為雙面含氟背板，B組為不含氟的背板)，電池片、玻璃、背板、焊帶、邊框等材料及生產(chǎn)工藝設(shè)備都一致，制作每塊組件的同時(shí)還制作一個(gè)陪樣，用于測試背板的耐紫外黃變指數(shù)。生產(chǎn)出的組件經(jīng)過EL檢測和I-V曲線的測試，確定質(zhì)量合格，實(shí)驗(yàn)前記錄兩組光伏組件及陪樣組件在STC狀態(tài)下的功率輸出值。

按照IEC61215-2005的實(shí)驗(yàn)要求，將兩組光伏組件放于紫外試驗(yàn)箱中，溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)(60±5℃)，組件受波長為280～385nm范圍的紫外輻射(15kWh/m2)，其中波長為280～320nm的紫外輻照不少于5kWh/m2。用太陽能測試儀測試組件的功率，結(jié)果見表4;同時(shí)測試陪樣背板及樣品紫外老化后的黃變指數(shù)，結(jié)果如圖8所示。

從表4和圖8可知，A組光伏組件背板雙面含氟(黃變指數(shù)為2.2)，具有較強(qiáng)耐紫外功能，因此其功率衰減較小;而B組光伏組件背板不含氟，有黃變現(xiàn)象(黃變指數(shù)為67.4)，功率衰減明顯。

2.3、材料老化功率衰減現(xiàn)場跟蹤測試

分析本文對某研究所光伏電站進(jìn)行跟蹤測試分析，選取一塊質(zhì)量正常的組件定期進(jìn)行功率測試，其功率衰減數(shù)據(jù)見表5。

各時(shí)間段該組件的EL圖片如圖9所示，EL圖片顯示組件內(nèi)部完好，未發(fā)生隱裂等質(zhì)量問題，每次測試時(shí)清除表面的臟污和灰塵，排除外界條件對組件功率的影響。測試結(jié)果說明組件功率衰減是由于自身材料老化原因所造成，衰減的比例與功率質(zhì)保規(guī)定的質(zhì)保統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接近。

從實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和具體電站中組件分析可看出，EVA和背板材料的老化、黃變是導(dǎo)致組件功率老化衰減的主要原因，采用高質(zhì)量的EVA和背板能有效減少組件的功率老化衰減。

3、結(jié)論

本文重點(diǎn)對組件初始功率衰減和材料老化功率衰減兩種現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，同時(shí)對某研究所電站進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤測試分析，得出以下結(jié)論：

1)光伏組件的初始光致衰減主要是由于電池片的初始光致衰減不同所致。不同批次硅片的硼氧含量不同，導(dǎo)致電池片的初始光致衰減不同。因此利用硅片分選機(jī)控制硅片質(zhì)量，從而保證電池片的初始光致衰減是解決光伏組件初始光致衰減的有效方法。

2)光伏組件的材料老化衰減主要取決于光伏組件封裝過程中EVA和背板質(zhì)量，使用濕熱老化功能較強(qiáng)和耐紫外的背板和EVA材料，能較大程度保證光伏組件質(zhì)量。