一场关于光伏组件隐裂问题的讨论-solarbe文库

资源描述：

一场关于光伏组件隐裂问题的讨论编者按事情的起因是这样的，某年某月的某一天，在本刊组建的一个光伏人微信群里，有群友发上来一张人踩在组件表面进行清洗的照片（图 1），于是，群里的“技术控”们瞬间活跃起来，开始了下面的对话。由于对话比较凌乱，为便于阅读，小编在尽可能尊重发言者原意的基础上，对其中一些发言进行了合并、缩减等“技术性”处理，如有不当，小编这厢有礼，还望诸君见谅魏宇平不是说组件不能这么踩压吗罗多怎么能这样清洁啊王淑娟感觉这要是被检测的人看到，会拿去做失败设计的典型案例的。赵膑它是 BHPV，有强度的。朱雪梅人上去踩应该没事，组件做过机械载荷实验，需要加载 2400Pa的载荷，一般都能通过。北美地区用的组件加载 5400Pa，也能通过。程波不要结论下得太早， BHPV可以做到 9000Pa。罗多电池内部踩踏以后容易造成隐裂。非晶硅就没有这个问题。程波 BHPV， B 是建筑 H是强度，是蜂窝结构原理。朱雪梅我们跟踪非晶硅组件的实验，做了好几年，没发现问题。罗多威海市民广场做科技鉴定，上去了 200 多名专家。朱雪梅我说的还不是 BHPV，是普通组件。罗多程波，就是蜂窝铝板做背板的光伏构件程波是的，罗多。罗多我知道你们这个组件，对于建筑承载要求来说，这个构件是够了，但电池片受不了。朱雪梅高频振动对组件应该会有影响。罗多 2400Pa是均布压力，人员踩踏是冲击力，受力情况不同的。朱雪梅和 2400Pa 相比，人的载荷算起来不大，关键是组件别有应力，紧固点的分布和边框都有关系。程波解释得很到位，正负风压和人踩是两码事。朱雪梅机械载荷试验失败的大多是因为边框受力出现问题，很多厂家送样过来做实验，我们一看边框和紧固点，基本就能判断组件能否通过实验。罗多一般人的载荷算施工载荷，按照 1KN算，的确没有 2400Pa。但是，冲击力带来的是剪切变形，而均布发生的主要是弯曲变形。罗多你踩不破玻璃，但是电池片内部可能已经产生裂纹了，用红外线拍照可以看出来。为什么规范要求留检修通道呢就是为了维护的通道。朱雪梅如果有隐裂，继续在室外做发电量实验，电站的能量效率会变小，就能发现有隐裂了。程波不可能有隐裂状况发生的，大家可以了解一下蜂窝结构的特性，就知道了。朱雪梅组件有轻微的隐裂暂时不影响电性能，如果隐裂很严重，填充因子就降低了。罗多如果你的面板玻璃厚度达到 6mm以上，可以踩，但要悠着点踩。王润川隐裂日后会有问题。朱雪梅对，高频振动影响大。电池片的隐裂问题确实是目前比较严重的问题。罗多光伏行业做的机械载荷实验根本不是模拟人体载荷的，抗软物冲击才是，也就是要用轮胎来砸才是。朱雪梅机械载荷实验室加载静载荷的试验，是模拟雪载荷吧。罗多，您说的是 IEC61730-2 光伏组件安全认证第二部分试验要求中撞击试验吧罗多应该是，不记得这个标准号了，我主要指夹胶玻璃的耐撞击实验。你去建材实验室砸一下，再去检查效率、绝缘性和湿漏性，通过了再说。程波这个产品做过这方面的测试，没有问题。（上图，有图有才真相）李淳慧 BHPV组件因为结构和材料与常规组件不一样，所以耐踩压大大优于常规组件。罗多结构是不一样，但是，里面的电池片是一样的吧难道 180mm厚程波 150mm之内厚，背板是金属的，接线盒升温 40 度之内，钢化玻璃。朱雪梅撞击试验室为了考核组件破碎后，不能有太大的碎片溅出，划伤和刺伤人员。很多组件试验后依然没有破碎，电性能也没有发现问题。罗多你做了抗冲击试验以后，又做效率、绝缘性、湿漏性试验有衰减吗朱雪梅有的会有，大多变化不大。绝缘一般问题不大，组件一般做环境试验后湿绝缘问题会多一点。程波衰减肯定低于常规组件，我是金属背板，水分子渗透式影响衰减率的主要原因，所以金属的背板肯定优于 TPT。罗多很想看看你的实验报告，广东省在做一个光伏阳台栏杆的标准，软硬物冲击是栏杆必须做的，苦于没有做过实验。朱雪梅双玻组件做组件破裂试验倒是经常会有点问题。朱雪梅很多厂家倒是在我们这做 TUV和 UL 的设计鉴定和定型，以及安全试验。罗多这个是建材 3C认证里面的要求，不是 TUV和 UL认证，是要做了抗冲击试验以后，再做效率、绝缘性、湿漏性试验。程波我的背面材料是类似水泥板的材料，所以软硬物冲击跟水泥墙体是一样的。罗多我当然知道蜂窝板啦，别忘了我是做幕墙出身的。朱雪梅罗多，那不一样，那是性能试验，不是安全试验吧程波朱雪梅，安全试验了，是破坏后再检测的。朱雪梅程波，破坏后检测组件的效率和绝缘，那就属于考核组件做抗冲击实验后性能依然需要正常，安全试验主要是考核组件破坏后没有发生安全问题。这两种实验设计的初衷不一样。这是针对材料的。您的 BHPV组件的特点和主要优势在哪程波只要是利用在建筑上的建材，这些检测是必须的，都要符合建筑的相关规范标准，可以直接代替建筑的外维护材料也是。 BIPV 不完全符合建筑的相关规范标准，还没有完全做到可以直接代替建筑的外维护材料，投资成本高，投资收益率低。朱雪梅孙韵琳，大家想请教您一个问题现场安装好的组件，阵列表面能否上去人员踩踏孙韵琳不能，会形成隐裂和碎片，这已经有惨痛的教训，我们检测过将近 2000MW的电站。朱雪梅有现场电站的数据做支撑王志强根据技术强度指标是可以踩踏的，但是有些厂家是否真的做到了，就要另当别论了。孙韵琳很多项目尤其是屋顶电站问题尤为严重。朱雪梅国外安装过程并不排斥踩踏。程波 BHPV在今年的上海展会上，上千人次蹦踩后，回来做 EL 等检测对比，没有任何变化。王志强欧洲很多厂家在设计、安装中都是需要的，不踩踏是不可能的。孙韵琳我们去国外电站学习时，并没有看到踩踏。预留合理通道，方便安装和后期运维。王志强那应该是地面电站，没事上去踩，没有必要。程波常规的组件是走边框的， BHPV是有足够的强度的。孙韵琳组件的机械载荷测试是安规要求，不等于可以允许踩踏。王志强很多设计是没有间隔的，预留通道那就不是真正的 BIPV 了。朱雪梅隐裂的形成问题比较复杂，是否是踩踏形成的，需要做对比试验，机械载荷实验是静载荷。巍宇平我看过一种，是这么解决的（如下图）。王志强我个人觉得，一般人的踩踏，如果不是故意破坏那是没有太大的压力的。朱雪梅弯曲力和剪切力确实有区别，我同意王志强的看法。王志强至于目前为了控制成本，减小强度，减小玻璃的厚度，这不在我们讨论的范围之内。孙韵琳我说一点自己的理解，大家指正组件做机械载荷试验包括冰雹等测试不允许破碎，但没有说一定不会形成隐裂和碎片，这是两个不同的概念。在 BIPV 项目里面，允许人在上面走而组件不会破碎，这只是因为建筑材料的最基本要求。程波静态载荷和活载是两回事，也就是下雪和上人是两码事。孙韵琳我有组件 EL测试照片来佐证上面的说法。王志强下雪是静态的，我指的是冰雹，冰雹是冲击力，不大。朱雪梅机械载荷试验和冰雹试验后都要测试电性能和绝缘性能，实验后的测试结果表明影响不大，不过不完全排除有小隐裂存在。孙韵琳我发几张照片上来（如图）。孙韵琳标称功率 240W，实际功率 150.29W；标称功率 240W，实际功率 180.85W。大家有什么体会王志强国内组件出现了很多的问题，但是我们在欧洲运营了 20MW目前已经 2 年了，没有发现任何国内的这些问题，衰减也很少。朱雪梅咱们国内的电站从设计、安装、验收还没有形成严格的要求规范和运营管理系统。吴军杰孙韵琳，孙老师您好我想请教一个问题从大家讨论的这个问题来看，目前的电池片越做越薄的趋势是否有问题据说，除了踩踏，许多组件隐裂都是在运输乃至现场正常搬运过程中形成的，甚至抬着上下个楼梯都有可能产生隐裂。如果它这么脆弱，又如何能在野外自然环境下运行 25年朱雪梅吴军杰，问得很好，在室外风霜雨雪雾霾的恶劣环境下运行 25 年的电站系统，如果这么娇气，确实巍宇平国内的很多是安装问题，去年年底抢电价，安装质量较差，据说不少项目现在还在消缺。朱雪梅是的，咱们目前做的电站都还比较粗糙。设计规范和验收规范都存在很多的问题，设计和验收应该是挂钩的。至少我们发现运输过程会有隐裂产生。程波隐裂情况我认为主要是切片、加工、封装造成的。上下楼梯都会隐裂，那是边框太弱了，是偷工减料造成的。王志强不是说运输中平放会有、后来改为立放就基本解决了这个问题了吗王志强雪梅，你说的运输是立放包装吗程波立放包装解决不了根本问题，因为运输是动载荷。所以一定要有强度。朱雪梅就是木箱，有立放有卧放的，立放好点。尤其对非晶硅组件，卧放很容易破裂。吴军杰王志强，运输过程怎么轻拿轻放都没关系，那也只是安全运到现场，可电站 25 年自然环境的考验没那么简单。巍宇平有些电站现场的大风很厉害。朱雪梅程波，建筑一体化强调的是整体强度和安装方式，不过对于目前的屋顶和地面电站，确实安装过程非常重要。程波如果设计的时候把组件结构强度做好，一切问题不就解决了嘛。孙韵琳这个问题最近很多人在讨论。 IEC61215 和 IEC61730 大家分别了解一下一个是性能，一个是安规，我觉得大家搞混了。要求不同，关注的点也不同。朱雪梅好的，谢谢孙韵琳我们空间产品质量考核条件很苛刻，静态和动态环境和力学实验差别很大。丁文磊哦，还真要学习， IEC61215 是 2008 年以前比较关注的一个认证，到了以后貌似都更关注IEC61730 了。朱雪梅是的， IEC61215 是针对性能的， IEC61730 是针对安全的。孙韵琳关注性能和关注安全，其侧重点本来就不同。关于组件的性能保障和安全性问题，近期有不少朋友从不同的方面提出来，我想大概可以这样来理解1. 从组件本身的安全性来讲，根据 IEC61730 的要求，需要进行机械载荷实验和冰雹实验等，在实验之后要求组件不能出现物理上的破坏，否则计为不合格，这是从安全方面来考虑，因此有人就此提出组件是完全可以踩踏的，理由是因为冰雹和撞击实验比人在上面踩还要严重得多。2. 从组件本身的性能来讲， IEC61215 的相关要求，对在 STC条件下测试的性能进行规定，这与第一条本身有很大差别，这是实实在在从组件的发电性能来评判的。其实风压测试、雪压测试、静载荷测试，这些压力都是均匀分布的，而人在安装或运维过程中的踩踏，其压力是非常不均匀的，这是根本所有的组件厂家在承诺说我的组件踩了不会碎的时候，并没有说过我的组件踩了还完全正常发电，这是有本质区别的。关于运输方面，已经有相应的国际标准，尚德很多年前就在牵头做这项标准，其实就已经意识到运输过程会对组件造成影响，至少会形成潜在的影响。但只要运输过程不出现暴力搬运或者任意堆压，其隐裂是可以控制的。我们在大量的项目现场发现，组件都有暴力运输或安装的原因，尤其是有些情况下为了省事，任意的堆积，这是形成问题的巨大隐患。安装过程中，也会形成隐裂，如南方地区的屋顶项目，如果一个人双手托，会不方便行走，两个人搬又太浪费效率，所以就选择一个人背。于是问题来了背的时候组件与背部的受力会非常不均匀，因为人走路会颠簸，这时会形成瞬间和局部的巨大压强，最后形成 U型碎片和隐裂。还有一种情况由于没有合理通道，在安装完组件后给汇流箱布线尤其是布汇流的出线时，一般都是 70 线径，这时工人为了方便，都是一排人直接踩在组件上拉电缆，一来二去就会形成平行碎片和隐裂。在户外的环境中，不管是风压还是雪压，其实都是均匀分布过来的，不会容易形成这些问题。至少不会像大家担心那样，好像组件变得太娇嫩了。组件本身在做了高低温双 85 实验后还会再测试性能，因此这些外在的环境变化是不会对组件有太大的物理影响，除了紫外会对 EVA或背板形成老化以外，所以在正常的自然环境下组件正常运行是没有问题的。我们研究院有已经运行了 28 年的组件（ 82年生产， 86 年投入使用，一直工作到现在还在正常发电），所以只要是合格产品，其质量和性能也不必太担心。在 BIPV 项目中，组件同时也是建筑材料，因此满足机械要求是很正常的，人在上面偶尔踩踏也是不可避免的，或者说不会对组件形成巨大的破坏，但这也不等于说 BIPV 组件就可以任意踩踏，只不过建筑方面的要求至少是机械载荷方面的要求提高了。本身 BIPV 组件的玻璃厚度就比普通组件要大很多，否则也不可能满足建筑的性能要求。以上，若有不妥，还请大家多交流。王志强回复多谢又让我们学习了不少知识。但是我个人认为，由于您说的上述可能引起的组件性能的变化有几个方面我们是需要思考的1. 如您所说风压的问题，风压对于组件绝对不是均匀的，也许风本身是均匀的，但是组件的安装通常都是 4 点固定，在大风的情况向固定点的位移和组件边框的位移差别是很大的；在河北的一个大风地区就发现有组件阵列边缘组件被风破坏的情况。2. 在安装过程中，如您所说大组件不便于安装工人的搬移，是不是可以理解成小组件其实更适合应用。3. 就标准来说，如果标准不能完全的避免所使用的组件在维护、安装后，在经过 25 年的运营，组件不破裂，但性能大幅下降，是否说明组件的标准是有缺陷的。朱雪梅回复实践应用中的组件，性能下降和失效问题是非常复杂的，没有系统的有针对性的跟踪和对比数据，就不能武断的下结论。实验室的模拟实验设计也未必就很合理，我希望大家能多个角度讨论，更重要的是实践和数据采集，目前标准并没有完全模拟组件工作中的条件，比如日照，高温高湿，温度循环变化等，这些条件是同时发生的，我们现在正摸索着做这方面的组件加速老化和失效实验。希望能为光伏行业的发展提供服务。孙韵琳回复王志强 1. 组件与边框分离，不是因为风压不均匀，而是风力过大，这在海南的光伏项目中早有先例，这种情况已经属于极端天气。2. 组件的大小尺寸与其经济性还有很大关系，就目前的组件来讲，如果是在屋顶安装，确实不合适， 1950*992*40mm，一个人拿就有点大，两个人就太浪费人力资源，所以很多是选择一个人背，在背的过程中的振动导致了碎片出现的可能性。现在还有的组件厂在搞 300W甚至更大的组件，我个人认为，是需要慎重的，确实运输和安装都会不便。3. 目前的标准来讲，由于管的范围太宽，因此不会很细，比如在中国，东北和华南气候条件相差甚远，不应该使用同一个标准来规定所有组件，而如果一定要用一个标准，那只有提高标准的等级，这会使得组件成本增加，其实目前国内的认证机构像鉴衡就在推西北、华南和东北三个区域的不同规范。华南地区是不会出现 -30 度的天气的，而西北也不可能出现 85 的湿度环境。有些现行标准，确实会存在一些缺陷，但由于技术本身也在发展，生产工艺也在改变，因此标准要及时更新。至少今天的电池越来越薄，而以前的厚度是现在的可能 2-3 倍，这都会对组件的性能产生影响。以上，不妥处请多指正。朱雪梅呵呵。。。组件越大，整体强度越弱，对安装的要求越高，组件的电池片越来越薄这个问题，确实需要和前几年比较厚的电池片组件做对比，找到产生隐裂问题的根本原因。否则就眉毛胡子一把抓了，没有重点和关键点是无法真正解决问题的。我个人认为，如果组件如此脆弱，隐裂情况如此严峻，应该有针对性的对各种产生隐裂的因素开展对比实验，还是得用数据说话。小编凑个热闹也总结一下光伏组件的隐裂现象，正在令越来越多的电站投资者感到头疼。这种仅凭肉眼难以发现的质量问题，甚至需要在电站投入运行之后，才有可能因发电能力表现不佳而被发现。对于造成这一现象的原因，可谓众说纷纭。有说是组件生产过程中的层压工艺原因，也有说是运输原因，还有说是由于现场安装工人抬板子的姿势不对，等等，五花八门，看起来好像也是公公有道理、婆婆也有道理，总之是缺少一个能令众人臣服的权威裁决。当然，最根本的原因，可能还是由于硅片本身的脆和薄。由此，一个新的问题也随之产生，目前硅片越做越薄、组件越做越大的发展趋势，是否是一个正确的方向毕竟，组件制造出来后，不是为了放在窗明几亮的陈列室里供人们观瞻，而是要安放在恶劣的野外自然环境中风吹日晒 20 多年。以“大”和“薄”为极致追求的成本思维，无疑是对光伏组件生产者更有利的逻辑。但对电站投资者也就是消费者而言，安全，以及持久的品质，才是王道。这是一个值得深思的问题。非常感谢参与讨论的各位业界朋友，也欢迎大家继续就这个问题深入交流