本报告由国际能源署光伏发电系统计划(IEA PVPS)任务13组撰写,旨在综述光伏组件失效的相关信息,包括其技术性能和失效模式,并为光伏系统的可靠性和寿命评估提供依据。
报告首先介绍了光伏组件失效的定义,将其分为婴儿失效、中期失效和磨损失效三种类型,并详细描述了每种类型的特点和发生原因。此外,报告还定义了安全失效、功率损失失效和缺陷的概念,并明确了光伏组件各个部分的名称和功能。
报告重点介绍了多种识别光伏组件失效的测量方法,包括:
- 目视检查:这是最常用且最快捷的方法,报告介绍了IEC标准下的目视检查方法和现场失效记录标准格式。
- I-V曲线:通过测量组件的I-V特性曲线,可以评估组件的性能和质量,报告介绍了I-V曲线参数的意义以及失效对I-V曲线的影响。
- 热成像:报告介绍了三种热成像方法:稳态热成像、脉冲热成像和锁相热成像,并详细解释了每种方法的原理、优缺点以及应用场景。
- 电致发光:报告介绍了电致发光成像技术在检测组件失效方面的应用,特别是检测电池裂纹的能力。
- 紫外线荧光:报告介绍了紫外线荧光成像技术在分析光伏组件衰减方面的应用,特别是检测电池裂纹的能力。
- 信号传输方法:报告介绍了一种用于检测安装光伏组件中缺陷电路的信号传输方法,可以检测断开的电池互连带和失效的旁路二极管。
报告对光伏组件中常见的失效模式进行了详细描述,包括:
- 分层:报告解释了分层的成因、影响以及检测方法,并强调了背板分层的安全风险。
- 背板粘附力下降:报告介绍了背板粘附力下降的原因、影响以及检测方法,并讨论了不同背板材料的安全问题。
- 接线盒失效:报告介绍了接线盒失效的常见原因,包括固定不良、制造缺陷和腐蚀等。
- 框架断裂:报告解释了框架断裂的原因,主要是运输和安装过程中的机械应力。
- EVA变色:报告介绍了EVA变色的成因、影响以及检测方法,并讨论了其与组件性能下降的关系。
- 电池裂纹:报告介绍了电池裂纹的成因、影响以及检测方法,并分析了不同裂纹模式的特点。
- 蜗牛轨迹:报告介绍了蜗牛轨迹的成因、影响以及检测方法,并强调了其与紫外线辐射和温度的关系。
- 烧痕:报告介绍了烧痕的成因、影响以及检测方法,并讨论了其与旁路二极管失效的关系。
- 电势诱导衰减(PID):报告介绍了PID的成因、影响以及检测方法,并分析了其与组件设计参数和环境条件的关系。
- 断开的电池和串互连带:报告介绍了断开的电池和串互连带的成因、影响以及检测方法,并讨论了其与安全问题的关系。
- 失效的旁路二极管:报告介绍了失效的旁路二极管的成因、影响以及检测方法,并强调了其火灾风险。
报告还介绍了针对特定失效模式的新测试方法,包括:
- 运输引起的机械载荷测试:报告介绍了单组件共振频率的测定方法、运输堆叠的环境和机械测试方法以及单组件运输测试方法。
- 雪引起的机械载荷测试:报告介绍了针对倾斜表面光伏组件雪载荷的测试方法和结果。
- 紫外线衰减测试:报告介绍了紫外线预处理方法和组件性能衰减测试结果。
- 氨腐蚀测试:报告介绍了氨腐蚀测试的原理、方法和结果。
- 电势诱导衰减测试:报告介绍了电势诱导衰减测试的原理、方法和结果。
报告最后总结了光伏组件失效的现状和未来研究方向,并建议继续深入研究失效机制、测试方法和可靠性评估模型。