中國儲能網(wǎng)訊：非正常衰減和失效現(xiàn)象的原因較多，涉及的責任方主要有組件制造方、運輸方、安裝方、運維方、電站設計方等等。只有分清責任方，才有利于解決非正常衰減和失效的問題，延長組件的使用壽命，為投資者帶來更多的效益。
1．問題的提出：
隨著光伏發(fā)電裝機容量的迅速增長，業(yè)主對晶體硅光伏組件質量的要求越來越高。我們經?？梢钥吹?，組件生產工廠內，業(yè)主雇傭的第三方質量檢驗人員一絲不茍地在線檢驗組件。甚至發(fā)貨前還要重新進行外觀檢查、功率復測和EL測試，生怕出廠到光伏電站項目的組件出現(xiàn)問題。于是乎，對組件的要求越來越高，檢驗越來越嚴。首先，筆者對于第三方檢驗人員的工作態(tài)度和敬業(yè)精神表示贊賞和尊重。但是，盡管經過如此嚴格檢驗的組件產品，經出廠運輸、安裝建成電站后、組件輸出功率衰減塊、組件質量出現(xiàn)各種問題的現(xiàn)象依然存在，這是為什么呢？
其實，組件外觀、出廠前功率和EL測試各自分別表明了組件質量的一個方面，外觀和測試看不到的內在質量也很重要。外觀良好，測試合格的組件并不一定就衰減不快，出廠時完美無缺的組件到了電站并不一定沒有質量問題，我們只有充分了解組件從生產、運輸、安裝到運維各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，并嚴格分清這些問題的責任方，發(fā)現(xiàn)問題并及時由責任方處理和解決問題，才能使光伏組件在它的生命周期內發(fā)揮最大效能，為投資者創(chuàng)造更大的效益。
那么，導致電站發(fā)電不足的原因都有哪些呢？又都應該由誰來負責？由誰來處理和解決問題呢？光伏電站發(fā)電量達不到設計要求和衰減快的原因很多，我們不談電站設計、選址、陣列朝向、陰影遮擋、電纜損失、匯流箱和逆變器損耗、氣象條件等因素對光伏電站發(fā)電量的影響，也不涉及組件正常初始衰減和長期自然衰減，只對組件非正常衰減和失效做分析，希望能找出原因，分清責任，各負其責，解決問題。
2．晶體硅光伏組件非正常衰減和失效的原因：
2．1組件的PID現(xiàn)象：
這是近幾年討論較多的話題，筆者認為，如果光伏電站的組件發(fā)生了PID現(xiàn)象，其責任首先在電站設計方。
若設計方要求組件制造方提供抗PID的組件，而在電站實際運行中還是產生了PID現(xiàn)象，則組件制造方應承擔相應的責任。
我們知道，晶體硅光伏組件電位誘發(fā)衰減效應簡稱PID（Potential Induced Degradation），在負高偏壓下使用任何工藝生產的P型電池常規(guī)組件和在正高偏壓下使用任何工藝生產的N型電池常規(guī)組件都存在發(fā)生PID現(xiàn)象的極大風險，那么安裝在現(xiàn)場的組件可能產生PID現(xiàn)象的必要條件是什么呢？在實際的應用條件下，上午太陽初升后的一段時間內，往往是PID現(xiàn)象相對強烈的時段，原因是組件在經歷了一個不發(fā)電的夜晚后，其表面會有凝露現(xiàn)象發(fā)生，會造成光伏系統(tǒng)在早晨太陽初升后的一段時間內，其表面較為潮濕的情況下，承受前面提及的系統(tǒng)偏置電壓。
組件發(fā)生PID現(xiàn)象必須滿足以下幾個條件：
1）P型硅電池組件正極接地，或N型硅電池組件負極接地。
2）組件表面有一層水膜（一般清晨會有露水）。
3）有能使組件產生高電壓的陽光；
4）組件封裝材料用的是常規(guī)鈉鈣玻璃和常規(guī)EVA，電池是常規(guī)工藝制成。
組件在滿足以上四條時就有產生PID現(xiàn)象的可能。也就是說，PID現(xiàn)象的產生是玻璃表面與組件內部電路的高壓，導致玻璃中鈉離子遷移到電池，破壞PN結的結果，與組件邊緣和背板滲水等并無直接關系。2、3條是自然現(xiàn)象，無法避免，1、4條則可以人為控制。
圖（1） PID示意圖
組件產生PID現(xiàn)象后，經EL測試，一般可見電池片衰減發(fā)黑的現(xiàn)象首先在靠近鋁邊框處發(fā)生，因為這些地方的電壓較高。另外，與逆變器輸入端相鄰的組件電路通常承受著最大系統(tǒng)電壓，所以這些位置的組件也最容易產生PID現(xiàn)象。
設計電站的人員若了解了電站內的組件有可能滿足以上幾個條件時，就應該采取相應措施，以防止組件產生PID現(xiàn)象?？刹扇〉拇胧┯校簭南到y(tǒng)上而言，可以采用串聯(lián)組件的負極接地或是在晚間對可能產生PID現(xiàn)象的組件和大地之間施加正電壓（對P型硅的組件而言）。另一個可能的情況是，隨著微逆變器的使用，系統(tǒng)電壓降低，產生的PID效應是否可以忽略不計。以上的三個方案都會帶來額外的設備成本和效率的下降。從組件和電池而言，電池端采用不同折射率或雙層減反射鈍化膜和組件端使用高電阻率的膠膜都可有效減緩PID 現(xiàn)象的產生。
雙玻組件無邊框，組件本身無需接地，使雙玻組件在有晨露等濕氣的情況下，由于與支架相連的卡簧或掛鉤面積較小，連通接地支架的阻抗較常規(guī)組件大的多，所以其產生PID現(xiàn)象的可能性要比常規(guī)組件小的多。
2．2電池的蝸牛紋和隱裂：
組件內的電池產生蝸牛紋是多個因素共同作用下的綜合結果，但必要條件是電池隱裂或者電池刻蝕工藝導致的PN結裸露，一般輕微隱裂不會導致電池和組件輸出功率下降，但隨著隱裂程度的加劇和時間的推移，隱裂對組件衰減的作用會逐漸顯現(xiàn)，嚴重隱裂必然導致電池和組件輸出功率下降，甚至會引起熱斑，直至燒毀組件。而電池隱裂又有先天和后天之分。
組件出廠前的EL測試，是檢驗組件先天隱裂的關鍵工序，它可以保證組件出廠時無隱裂，若有不影響電性能輕微隱裂的組件將會被降級，有嚴重隱裂的組件則會被返修和再降級。出廠組件若有可能影響電性能的隱裂是組件制造方的責任。
由于每個組件都有自己的身份證——條碼，掃描條碼可以得到該組件的所有信息，包括生產工廠、出廠日期、所用物料、測試數(shù)據(jù)、EL圖像等，若想知道組件出廠時是否有隱裂存在，只需通知組件生產工廠的質量部門，調取EL圖像一看便知。
造成組件后天隱裂可能性的地方很多，主要是運輸、安裝過程中要遵循相關規(guī)則，輕拿輕放，不讓組件受到人為傷害是關鍵。這個階段電池若產生隱裂，則是運輸和安裝方的責任。
組件安裝到位后，在運維、保養(yǎng)、清洗等過程中，電池依然有可能產生隱裂，若是人為因素，則是運維方的責任。若是因風大、雪壓等組件變形引起的隱裂，則是電站設計方的責任，早知有此風險，應采用抗變形能力強的組件，如小面積組件、加厚玻璃或帶背面支撐的組件等。
至于蝸牛紋，有蝸牛紋的電池一定有隱裂，有隱裂的電池不一定有蝸牛紋。筆者認為，讓蝸牛紋顯示隱裂的存在并不一定是壞事，它提醒我們要善待組件，從組件的設計到制造，電站運輸、安裝組件到運維都要防止電池隱裂的產生。無論如何，隱裂對組件長期可靠性帶來了嚴重的威脅。
雙玻組件具有天生的抗隱裂性能，采用雙玻組件只要保證出廠時電池無隱裂，后續(xù)幾乎沒有產生隱裂的可能性。
圖（2）蝸牛紋
2．3 熱斑：
組件熱斑在兩種情況下回產生：
1）被陰影樹葉鳥糞灰塵等部分遮擋電池產生的熱斑，此時只需去掉遮擋物即可；
2）組件中一塊或幾塊電池的溫度在工作狀態(tài)下比其它電池高出許多，說明這些電池是問題電池，例如混入的低檔電池或并聯(lián)電阻小、漏電電流較大的電池，長期下去熱斑處封裝材料老化加快、電池更快衰減形成惡性循環(huán)，直至造成組件整體衰減或報廢，這類缺陷的情形應由組件制造方負責；
圖（3）熱斑組件
2．4背板問題：
目前市場上背板種類繁多，選擇合適的背板成為電站設計者的必修課，因背板問題引起的組件衰減、報廢的實例也很多，如背板開裂、脫層、氣泡、黃變等。由于不同氣候地區(qū)對材料老化有一定差異，電站設計時要根據(jù)不同地區(qū)氣候特點選取最適合的背板材料。因選取背板材料不當引發(fā)的背板問題應由電站設計者負責。電站設計者選取了合適的背板材料，背板仍在組件壽命期內出了問題，應由組件制造方負責。
要想防止背板開裂、氣泡、黃變并阻止水汽透過，雙玻組件則是最佳選擇。
圖（4）背板收縮和斷裂
2．5 EVA問題
在上世紀80年代，國外開始研制、生產EVA膠膜，在太陽電池封裝和戶外使用上均獲得相當滿意的效果。本世紀初國內的EVA膠膜并不成熟，存在黃變嚴重、加熱收縮等問題，經過國內EVA膠膜生產企業(yè)不斷努力，先如今我國已成為世界上產量第一，質量上乘EVA膠膜生產大國，品種也越來越多，高透、高阻、白色反光、波長轉換、抗蝸牛紋等EVA膠膜都很成熟，所以組件若是EVA膠膜出現(xiàn)了超出標準要求的氣泡、脫膠、黃變等問題，應由組件制造方負責。
圖（5）EVA黃邊和脫層
2．6 焊接問題
焊帶與電池片虛焊、焊帶與匯流條虛焊會導致組件輸出功率下降，嚴重時出現(xiàn)打火、燒穿背板甚至引起火災，其責任是組件制造方。
2．7 接線盒問題
2．7．1
接線盒內焊點虛焊或卡簧式接線盒中卡簧未卡緊匯流條，輕則脫開少一路，重則出現(xiàn)打火、燒毀接線盒甚至引起火災，此類失效應由組件制造方負責。
2．7．2
旁路二極管燒毀一般有兩個原因：
1）電站組件安裝完成后，接線時將一串組件正負極接反，瞬間其它組串的大電流通過接反組串接線盒內的二極管，燒毀二極管、燒毀接線盒，嚴重時引起火災，這種現(xiàn)象應由電站的施工方負責；
2）接線盒內二極管焊接不良，反向耐壓不足，甚至二極管極性裝反，都可能造成二極管燒毀，這種現(xiàn)象應由組件制造方負責。
2．7．3
接線盒進水可能導致內部短路、發(fā)熱甚至燒毀，嚴重時引起火災，除去施工方操作不當拉扯接線盒導致底部開裂或者損壞等原因外，應由組件制造方負責。
2．8 連接器問題
組件連接器可能出現(xiàn)的問題有：接觸不良、電阻過大、發(fā)熱、打火甚至燒毀嚴重時引起火災，若是因為插接不到位導致的問題應由電站安裝方負責。如虛焊或自身接觸不良、電阻過大導致的問題應由組件制造方負責。
這里需要重點說一下，電站在組件安裝后連接器可能并沒有馬上接好，而是過了若干天后才連接，此時連接器有可能暴露在室外，連接器內下雨進水，刮風進沙，造成此后連接器接觸不良的現(xiàn)象。為了防止此類問題的發(fā)生，組件制造方應在組件出廠時給連接器添加防塵、防水、防沙帽，封閉連接器插口端。
圖（6）接線盒燒毀、二極管失效
2．9 玻璃爆裂
玻璃爆裂問題一般有兩個：
1）玻璃自身內部硫酸鎳膨脹引發(fā)產生強大內應力導致的自爆，自爆點處應有明顯的“蝴蝶斑”，此種問題應由組件制造方負責；
2）施工方安裝時人為導致組件爆裂，爆點處會有明顯受力點，此種問題應由電站施工方負責。如圖（7），左邊圖片為自爆爆點，右邊圖片為外力導致的爆裂爆點，具有明顯區(qū)別；
3）問題電池引發(fā)組件熱斑現(xiàn)象，繼而背板發(fā)熱、燒毀，局部的大溫差還可能導致玻璃爆裂，此種問題應由組件制造方負責。
圖（7）“自爆”和受外力的爆裂
2．10 自然災害
我們知道自然災害是不可避免的，如雷擊、臺風等主要靠設計方預防，地震、泥石流、洪水、龍卷風等不可抗力就要靠保險了。
當然也有一些特殊情況，比如水位上漲后淹沒組件，待退水后組件經過清洗是不影響使用的，清洗雙玻組件較常規(guī)組件要容易的多。
3．結論
綜上所述，組件非正常衰減和失效的原因較多，涉及的責任方主要有組件制造方、運輸安裝方、運維方、電站設計方等等。筆者認為只有分清責任方，才有利于解決非正常衰減和失效的問題，延長組件的使用壽命，為投資者帶來更多的效益。
