電池片隱裂、識別方法及預防
1什么是隱裂？ 隱裂是電池片的缺陷。 由于晶體結構的自身特性，晶硅電池片十分容易發生破裂。晶體硅組件生產的工藝流程長，許多環節都可能造成電池片隱裂（據西安交大楊宏老師的資料，僅電池生產階段就有
1什么是“隱裂”？
隱裂是電池片的缺陷。
由于晶體結構的自身特性，晶硅電池片十分容易發生破裂。晶體硅組件生產的工藝流程長，許多環節都可能造成電池片隱裂（據西安交大楊宏老師的資料，僅電池生產階段就有約200種原因）。隱裂產生的本質原因，可歸納為在硅片上產生了機械應力或熱應力。
近幾年，晶硅組件廠家為了降低成本，晶硅電池片一直向越來越薄的方向發展，從而降低了電池片防止機械破壞的能力。
2011年，德國ISFH公布了他們的研究結果：根據電池片隱裂的形狀，可分為5類：樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個電池片的裂紋。
圖1：晶硅電池隱裂形狀
2“隱裂”對組件性能的影響
不同的隱裂，對電池片功能造成的影響是不一樣的。先來看一張電池片的放大圖。
圖2：晶硅電池片結構
根據晶硅電池的結構，如上圖，電池片產生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細柵線” 搜集和導出。當隱裂導致細柵線斷裂時，細柵線無法將收集的電流輸送到主柵線，將會導致電池片部分甚至全部失效。
基于上述原因，對電池片功能影響最大的，是平行于主柵線的隱裂（第4類）。根據研究結果，50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。
45°傾斜裂紋（第3類）的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。
垂直于主柵線的裂紋（第5類）幾乎不影響細柵線，因此造成電池片失效的面積幾乎為零。
相比于晶硅電池表面的柵線，薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導電膜，所以這也是薄膜組件無隱裂的一個原因。
有研究結果顯示，組件中某單個電池片的失效面積在8%以內時，對組件的功率影響不大，組件中2/3的斜條紋對組件的功率穩定沒有影響。因此，當組件中的電池片出現隱裂后，可能會產生效率損失，但不必談隱裂“色變”。
3 檢測“隱裂”的手段
EL（Electroluminescence，電致發光）是簡單有效的檢測隱裂的方法。其檢測原理如下。
電池片的核心部分是半導體PN結，在沒有其它激勵（例如光照、電壓、溫度）的條件下，其內部處于一個動態平衡狀態，電子和空穴的數量相對保持穩定。
如果施加電壓，半導體中的內部電場將被削弱，N區的電子將會被推向P區，與P區的空穴復合（也可理解為P區的空穴被推向N區，與N區的電子復合），復合之后以光的形式輔射出去，即電致發光。
當被施加正向偏壓之后，晶體硅電池就會發光，波長1100nm左右，屬于紅外波段，肉眼觀測不到。因此，在進行EL測試時，需利用CCD相機輔助捕捉這些光子，然后通過計算機處理后以圖像的形式顯示出來。
給晶硅組件施加電壓后，所激發出的電子和空穴復合的數量越多，其發射出的光子也就越多，所測得的EL圖像也就越亮；如果有的區域EL圖像比較暗，說明該處產生的電子和空穴數量較少（例如圖3中電池中部），代表該處存在缺陷（復合中心）；如果有的區域完全是暗的，代表該處沒有發生電子和空穴的復合（圖3和圖4中紅線所標處），也或者是所發光被其它障礙所遮擋（圖3和圖4主柵線處），無法檢測到信號。
圖5 正常組件EL圖像
圖6 有隱裂的EL圖像
4小結
1）隱裂有多種，并不是所有的隱裂都會影響電池片的性能；
2）在組件生產、運輸、安裝和維護過程中，考慮到晶硅組件的易裂特征，還需在各工序段和搬運、施工過程中改進和細化作業流程，減小組件隱裂的可能性。
3）EL是簡單有效的檢測隱裂的方法。
5形成組件隱裂的因素
1、生產過程中的隱裂因素
設備因素：在組件生產過程中串焊機、層壓機、裝裝框機對組件都直接施加作用力，參數設置不當或設備出現故障都會造成電池片的隱裂。
原料因素：原料的好壞直接影響著組件的質量，原材料缺陷也是導致組件產生隱裂的主要原因，
工藝參數因素：在組件生產中使用不正確的工藝參數，同樣會誘發電池片的隱裂；如焊接溫度過高，就很容易使組件產生隱裂，層壓參數設置不合理，抽真空壓力過大、過快也會導致組件產生隱裂的產生。
2、存儲運輸中的隱裂因素
組件箱體變形、長期雨水浸透、組件來回搬運等造成箱體歪斜，箱體內單塊組件具有活動空間，搬運過程組件晃動造成對角式隱裂。
托盤強度不夠，在組件搬運過程中托盤變形，使得組件表面產生受力，導致電池片產生網狀隱裂
組件運輸過程中，叉車司機暴力裝卸、運輸車輛大幅顛簸、二次倒運也會造成組件隱裂。
3、施工、運維中的隱裂因素
工人安裝、清洗過程中操作不規范造成組件隱裂也時發生，如下圖施工人員踩在組件上安裝，運維人員站在組件上清理組件等不規范的操作都會導致組件隱裂。
4光伏組件隱裂的預防
卸貨前應先檢查組件外包箱的外觀是否完整，運輸狀態是否完好，確保卸貨過程中的安全。
組件存儲時，應確保場地平整，組件上下兩拖對齊。
組件搬運時，應避免使用頭部，肩部或背部頂組件，應做到兩人抬一塊組件，必要時使用簡易周轉車進行轉換。
組件擺放時，禁止組件放置或依靠在堅硬的不平整的表面，應做到開箱后立即安裝，避免組件散放在項目現場。
組件安裝時，應避免踩踏組件，可站立于組件鋁框部分，或者用專門的站立支架，遵從從上至下，從左到右的安裝順序。
施工現場，應做到嚴格按照施工規范要求執行，確保夾具或螺絲固定在正確的安裝位置并擰緊。
責任編輯：lixin
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