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技术干货:如何防止太阳能电池板‘蜗牛纹’产生?

发布时间:2016-06-02 责任编辑:susan

【导读】太阳能电池板在制造、运输、设置时以及因老化,会发生各种各样的故障。本文将就检测这些故障的方法,介绍Chemitox在评测服务中的事例和积累的知识。

避免产生蜗牛纹的候选对策主要有三个(图1):第一,避免结晶硅系电池单元(发电元件)产生裂纹。第二,避免水分透过背板。第三,抑制封装材料内的化学反应。
  
 
图1:防止蜗牛纹的主要对策。基于封装材料的对策比较现实(出处:Chemitox)
  
第一个对策避免电池单元产生裂纹在现实中很难实现。因为太阳能电池板在制造和运转的所有阶段,如制造工序、向客户运输时、在发电站和住宅中设置时、设置后运转时等都有可能产生裂纹。
  
第二个对策避免水分透过背板目前也不现实。众所周知,有背面也用玻璃封装来取代背板,或者采用追加了防止水分透过的阻挡层的树脂背板的方法。
  
但目前来说会这造成成本增加。另外,万一仍然有水分渗透进去,玻璃和背板会将水分封闭在电池板内,可能会促进蜗牛纹的生成。
  
第三个对策抑制封装材料内的化学反应,现在是主流对策。
  
即使电池单元内产生裂纹,水分经由树脂背板和封装材料渗入裂纹,只要能不让水分与形成电池单元指状电极(细电极)的银发生反应生成的银离子在封装材料内扩散,或者避免银离子与封装材料所含的添加物发生化学反应,就不会生成氧化银和硫化银,因而能够抑制蜗牛纹的形成。
 
对主要的封装材料EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物),已经开始在采取这种对策。
  
不过,由于会造成成本上升,实施了蜗牛纹对策的EVA之前很多未获采用。但最近,由于设置后的太阳能电池板很多发生了蜗牛纹现象,实施了蜗牛纹对策的EVA才得到了重视。
  
为了抑制蜗牛纹,材料厂商开发新的材料和产品时,需要再现蜗牛纹的产生状况,以在这种状态下评估材料和产品(图2)。
  
图2:再现容易产生蜗牛纹的状况。利用机械负载、高温高湿和光照等试验装置(出处:Chemitox)
  
例如,试制新的封装材料和背板时,除了要验证的零部件以外,还要制作利用现有产品构成的太阳能电池板,在电池板上再现蜗牛纹产生的条件。对材料厂商来说,无论是制作这种验证用电池板,还是再现引发蜗牛纹的条件都比较困难。
  
要再现蜗牛纹产生的条件,需要对电池单元施加机械负载,使之产生裂纹,然后置于高温高湿环境下,便于水分从背板渗透进去。之后,照射模拟阳光的波长频带的光,创造便于银离子在封装材料内发生化学反应的环境。
  
Chemitox提供制作这种验证用太阳能电池板和再现蜗牛纹产生条件的服务,推动了开发。例如,封装材料厂商只需带来想验证的封装材料,从电池板的制作到评测就就能全部完成。

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