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【揭秘】光伏組件變色與蝸牛紋產生原因!
來源: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MDk5Nzg0MA==&mid=323136768&idx=3&sn=9ed0d24e74cac6cb4325cd48ad41135f&scene=23&srcid=0911CoOfzFMK97ENBzsSo2F4#rd   發布時間: 2016-02-20 11:48   2426 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

近年來,太陽能行業一直有一個難以解釋的現象,由于其不尋常的外觀而被專家們稱作“蝸牛紋”。經過一段時間,從安裝始幾個月到幾年不等,太陽能組件的電池出現變色, 大約一個手指粗的狹窄交錯的暗線開始出現在組件的表面。蝸牛紋已經廣泛出現,來自世界各地的超過13個組件生產商正面臨類似的技術障礙。雖然進行了廣泛的研究,但還沒有找出確切的罪魁禍首。然而,阿特斯(加拿大研究中心)---世界頂級五大組件制造商之一,將確定原因并采取適當的措施處理蝸牛紋。
 

在阿特斯組件的制造經驗中, 很少發現蝸牛紋,僅影響到極少的組件。并且好消息是, 蝸牛紋看來并不影響輸出功率。阿特斯組件蝸牛紋的測試在內部阿特斯光伏測試實驗室和外部第三方德國研究機構Frauenhofer同步展開。Frauenhofer是一個太陽能系統及電站研究所。經過大量的測試,輸出性能顯示無顯著的功率下降,并且少數組件呈現的下降是電池的破損造成的,而不是蝸牛紋。同時,內部和外部也進行了加速老化試驗。報告顯示蝸牛紋在老化后不會蔓延,它不會影響組件的長期輸出功率和可靠性, 這與其他的獨立研究的發現相同。

 

那么,是什么導致了蝸牛紋?在組件中, 是用乙烯-醋酸乙烯聚物(EVA)封裝電池。為了找到原因, 阿特斯從組件中取出了表面受黑線影響的太陽能電池碎片,為了更好的觀察,將其放置在高倍電子掃描顯微鏡下, 并切割樣品觀察其橫截面。獲得的圖像顯示,變色部分正位于電池的銀漿和封裝聚合物的界面之間。銀漿本身沒有顏色/金屬結構的變化,因此組件的導電率仍然完好。變色層出現在銀漿表面正上方, 所以電池表面不會有陰影。試驗的結果證明交錯的暗線對于輸出功率沒有直接的負面影響。在變色區域的橫向和縱向做元素分析,并在變色區與正常區域分析比較某些過渡金屬元素及其氧化聚合。

 

然而,為了充分理解此調查,我們需要知道,蝸牛紋不是近幾年突然出現的新現象。如果你仔細查看關于封裝材料的文獻數據庫并細讀過去的文章,你會發現它的第一次出現是近30年前。1983年,研究人員發現, 接觸電池柵線的EVA類封裝材料變成了深棕色。他們還發現褐變的網格線只發生在柵線上,而焊帶區域仍然有光澤。以上描述與蝸牛紋完全一致?;谝陨习l現,研究員當時就推測柵線上的過渡金屬氧化物催化了EVA中發生的反應并帶來柵線上聚合物的顏色變化。

 

基于以往的研究,阿特斯繼續調查蝸牛紋,并發現使用某些類型銀漿的電池比其他類型的電池更易發生蝸牛紋。太陽能電池的生產是在其表面印刷銀漿,然后高溫燒結。銀漿燒蝕表面減反層與底層硅實現電氣接觸。傳統銀漿含有熔玻璃體,用來保證印刷和燒結的過程平穩進行。熔玻璃體的內部添加金屬氧化物,并且此類金屬氧化物被高度懷疑為開啟EVA內部變色反應的罪魁禍首。

 

阿特斯就此過程化學反應做出以下假設:含銀漿的熔玻璃體內的過渡金屬氧化物、過氧化物交聯劑、紫外線吸收劑和抗氧化劑都參與化學反應。過渡金屬氧化物幫助分解某些環境中的抗氧化劑??寡趸瘎┑南故S噙^氧化交聯劑與紫外線吸收劑發生反應,生成深色材料。為了驗證此假設,首先改變EVA里添加劑的濃度,然后實驗不同級別的添加劑用在不同銀漿類型的電池上。實驗結果正驗證了阿特斯的假設。既然金屬氧化物在柵線中, 反應只在柵線區域且不隨時間的改變而蔓延。

 

總之,蝸牛紋是一個較老的現象,不影響組件的功率輸出。阿特斯研究發現的證據表明蝸牛紋主要是由于銀漿的玻璃體及EVA中的添加劑互相反應造成。通過更換對電池片及其銀漿后此現象不在產生。為避免此類現象發生組件廠應該深入了解銀漿的構成以及封裝材料(EVA)的添加劑構成。

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