光伏组件故障分析

精心整理

一．接线盒

光伏组件接线盒的主要作用是连接和保护太阳能光伏组件，传导光伏组件所产生的电

流。光伏组件接线盒作为太阳能电池组件的一个重要部件，是集电气设计、机械设计和材料

应用于一体的综合性产品，为用户提供了太阳能光伏组件的组合连接方案。

目前，中国组件制造商生产的组件很多都存在不少的质量问题和隐患，而其中很大一部

分组件质量问题来自于接线盒自身的设计和品质。作为光伏组件制造商的配套企业，接线盒

制造商不仅需要对组件制造商负责，更需要对终端客户负责，特别是对使用过程中人身安全

的保护。所以，优化接线盒结构设计、提高质量是所有接线盒制造企业的首要任务。

常州天华新能源科技有限公司（简称“天华新能源”）下属常州华阳光伏检测技术有限

公司（简称“华阳检测”，于2009年12月获得了CNAS实验室认可，认可范围包括光伏组）

件、光伏材料共119项检测能力。公司自2008年开始进行接线盒检测（依据标准：VDE

0126-5:2008），讫今共完成30家接线盒供应商、50多款接线盒的检测和质量分析，获得了

大量的检测数据。 精心整理

结合光伏组件户外使用的实际情况，我们总结出目前接线盒常见失败项目主要有：IP65

防冲水测试、结构检查、拉扭力试验、湿漏电试验、二极管温升试验、环境试验、750℃灼

热丝试验。

接线盒测试常见失败项目统计图：

一、户外组件因接线盒问题引起的故障图片

接线盒引线端子烧毁

接线盒烧毁

引起组件背板烧焦

组件碎裂

二、接线盒在认证测试中常见失败项目及原因分析

1．接线盒IP65防冲水测试

防水性能是接线盒性能的重要指标。认证测试中，先进行老化预处理测试，然后进行防

冲水测试，再通过外观结构检查和工频耐压测试进行评判。测试能否顺利通过，取决于接线

盒的密封保护程度，而接线盒的密封保护直接影响到成品组件的防触电保护和漏电防护的等

级。就目前常规构造的接线盒而言，其设计和材料的缺陷已在认证测试中显露无疑。

光伏组件功率衰减分析研究

2016-08-26摘要：结合在组件生产和电站质量管理中遇到的问题，对组件材料老化衰减及组件初始光致衰减原因进行了分析和实验测试，提出相应对策。结果表明：组件材料老化功率衰减主要是EVA和背板老化黄变引起，组件初始功率衰减主要由于硅片内硼、氧元素复合引起，提出的对策具有可行性。

0引言

光伏组件是太阳能发电的关键元件，光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增加，组件输出功率不断呈下降趋势的现象[1]。组件功率衰减直接关系到组件的发电效率。国内组件的功率衰减与国外最好的组件相比，仍存在一定差距，因此

研究组件功率衰减非常有必要。组件功率衰减包括组件初始光致衰减、组件材料老化衰减及外界环境或破坏性因素导致的组件功率衰减[2]。外界环境导致功率衰减主要由光伏电站运营不当造成，可通过加强光伏电站的维护进行改善或避免；破坏性因素导致的组件功率衰减是由于组件明显的质量问题所致，在组件生产和电站安装过程对质量进行严格检验把控，可减少此类功率衰减的现象。本文主要研究组件初始光致衰减及材料老化衰减。

1组件初始光致衰减分析 1.1组件初始光致衰减原理分析

组件初始光致衰减(LID)是指光伏组件在刚开始使用的几天其输出功率发生大幅下降，之后趋于稳定的现象。普遍认为的衰减机理为硼氧复合导致，即由p型(掺硼)晶体硅片制作而成的光伏组件经过光照，其硅片中的硼、氧产生复合体，从而降低了其少子寿命。在光照或注入电流条件下，硅片中掺入的硼、氧越多，则生成复合体越多，少子寿命越低，组件功率衰减幅度就越大[3]。

1.2组件初始光致衰减的实验分析

本研究采用对比实验的办法，在背板、EVA、玻璃和封装工艺等条件完全一致情况下，采用两组电池片(一组经初始光照，另一组未经初始光照)，分别将其编号为I和II。同时，生产出的所有组件经质量全检及电致发光(EL)检测，确保质量完全正常。实验过程条件确保完全一致，采用同一台太阳能模拟仪测量光伏组件I-V曲线。

太阳能阵列基础受力计算：

已知资料：

1 最大风速 V=125Km/h=34.7m/s

2 电池方阵自重(一组) G1 =24（块）×19Kg/块×9.8N/Kg/1000=4.46KN

3 电池板固定杆总重G2=1.37KN

4

5

6 电池板面积F=(1.482m×0.992m)×24 = 35.28m2

7 太阳能方阵横截面长度 L =1.5m

8 太阳能方阵与地面的夹角（电池方阵倾角） α=35

1 Fwb：=γ0γQ[(0.5ΡCV2)](Wbi×Hbi)/1000

式中：Fwb-------电池板所受的风载。

γ0γQ-----γ0为结构重要性系数，取为1.0; γQ为可变荷载分项系数，采用1.4。

Ρ----空气密度，一般取1.2258N*S2*m-4。

C-----风力系数1.2

n-----电池板数量。

Wbi-----电池板宽度，m。

Hbi------电池板长度,m。

V----风速，36m/s。

Fwb=1.0×1.4×(0.5×1.2258×1.2×34.72)(0.992×1.482)×24×

Sina350/1000=26.9KN

当为左风时(见右图):

∑MB =1.696·P－0.75·G+1.5·NA=0

NA =(0.75·G－1.696·P)/1.5

=－15.57kN

∑MA=3.97·P+1.2·G+2.4·NB=0

NB=－(3.97·P+1.2·G)/2.4

= －(3.97×9.42+1.2×2.43) /2.4

=－20.03KN

由于电池板支架基础设有10个基脚,故每个基础承受的力如下:

NA=15.57/10=1.557kN (方向向上)

NB=20.03/10=2.003kN (方向向下)

当为右风时(见右图):

∑MB=1.696·P+0.75·G-1.5·NA=0

NA=20.03

∑MA=1.696·P-0.75·G-1.5·NB=0

光伏组件失效分析

摘要：本文对运行光伏电站中光伏组件热斑失效情况，定义典型热斑类别，选择实际运行光伏电站代表性的热斑组件，监测其电性能变化数据，分析不同热斑类型的产生原因与机理。在光伏系统中模拟太阳电池失配情况，进行热斑试验，验证遮挡对热斑的影响。

关键词：光伏组件；热斑；分析

一、光伏热斑案例分析

在实际使用光伏中，尽管光伏组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。但长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在光伏组件上就形成了阴影。由于局部阴影的存在，电池单片本身通常一定程度存在杂质与缺陷，这些组件在工作时局部发热，长时间热斑高温会导致焊点熔化、背板烧毁、玻璃碎裂等失效。

作者调研了某地区已运行1～3年的约200 MW。的平板光伏组件，对异常组件的性能进行了测试和分析，总结了这些组件的衰减与失效构成因素。

在所有115块短期失效或高衰减光伏组件中，由于电池热斑导致的失效组件占25块，占到总失效光伏组件的20％以上。在这些实际运行光伏电站的典型热斑问题中，有3类比较常见：电池间显著温差（定义为A类）、单电池串电性能失效（定义为B类）、玻璃与电池碎裂（定义为C类）。A类光伏组件中不同电池片会出现明显温差，最高温度电池与正常电池温差通常达到10℃以上，部分温差达到40～50℃。该类组件热斑问题较为常见，由于电池之间电流失配造成，组件搬运、安装过程造成的电池隐裂是产生电流失配的重要原因。将光伏电站中该类热斑问题组件进行的红外热相（正常并网工作状态），与电致发光（EL）测试，如图1所示。图中红外热相图片从组件背面拍摄，EL图为组建正面图，从图1可看出，组件中发热电池与EL隐裂电池能有一定对应关系。此外部分发热电池EL照片不能反应其明显缺陷，封装材料的内部分层对组件局部散热的影响等可能是产生电池问温度差异的原因。A类热斑组件在组件室内太阳模拟器中测试功率，功率下降幅度为5％一8％。B类光伏组件中单串太阳电池功率失效（多串失效在所收集的热斑组件中未见到），对于商用60片156 mmX156 mm电池组件成的组件，约三分之一的功率损失。如图2所示，安装某民用屋顶光伏组件，产生热斑后，通过微型逆变器监控到组件经过的3个阶段输出电性能变化数据：