隨著能源安全、環(huán)境保護(hù)、以及未來(lái)可持續(xù)能源戰(zhàn)略等考量，中國(guó)、日本、美國(guó)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了不同程度上的補(bǔ)貼政策。光伏裝機(jī)容量增速迅猛。同時(shí)隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，有關(guān)光伏產(chǎn)品的知識(shí)也迅速得到普及，什么是光伏組件隱裂?隱裂對(duì)光伏組件的影響有哪些呢?具體情況怎么樣?
光伏電池片隱裂是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，由于室外環(huán)境的溫度變化，導(dǎo)致了封裝材料的熱裝冷縮，電池片上下表面的張力差異，會(huì)加劇裂紋，最終會(huì)導(dǎo)致電池片局部失效PN結(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離電子和空穴的左右（無(wú)法發(fā)電）。電池片在組件內(nèi)部是串聯(lián)的，中間一塊的隱裂發(fā)生黑斑，會(huì)導(dǎo)致該片電池片電流下降，進(jìn)而產(chǎn)生局部熱斑效應(yīng)（就是串聯(lián)電池，中間有一個(gè)地方電流過(guò)不去，發(fā)熱了）。局部熱斑長(zhǎng)期得不到處理，就會(huì)加速組件封裝材料的老化，更嚴(yán)重的，會(huì)造成因?yàn)榫植窟^(guò)熱的火災(zāi)（有實(shí)際的案例）。
什么是光伏組件隱裂?
隱裂是指電池片(組件)受到較大的機(jī)械或熱應(yīng)力時(shí)，可能在電池單元產(chǎn)生肉眼不易察覺(jué)的隱性裂紋。
根據(jù)電池片隱裂的形狀，可分為5類：樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個(gè)電池片的裂紋。
隱裂對(duì)光伏組件的影響?
電池片產(chǎn)生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細(xì)柵線”搜集和導(dǎo)出。當(dāng)隱裂導(dǎo)致細(xì)柵線斷裂時(shí)，細(xì)柵線無(wú)法將收集的電流輸送到主柵線，將會(huì)導(dǎo)致電池片部分甚至全部失效。
基于上述原因，我們可以看出對(duì)電池片功能影響最大的，是平行于主柵線的隱裂。根據(jù)研究結(jié)果，50%的失效片來(lái)自于平行于主柵線的隱裂。
45°傾斜裂紋的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。
垂直于主柵線的裂紋幾乎不影響細(xì)柵線，因此造成電池片失效的面積幾乎為零。
相比于晶硅電池表面的柵線，薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導(dǎo)電膜，所以這也是薄膜組件無(wú)隱裂的一個(gè)原因。
有研究顯示，組件隱裂嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致組件功率的損失，但是損失的大小并不一定。裂紋對(duì)組件電性能的影響小，而裂片對(duì)組件功率損失非常大;老化試驗(yàn)，即組件在工作或非工作的情況下，溫、濕度變化可能會(huì)引起電池片隱裂的加劇;組件中沒(méi)有隱裂的電池片比隱裂的電池片抗老化能力強(qiáng)。
光伏組件隱裂如何檢測(cè)?
EL(Electroluminescence，電致發(fā)光)是簡(jiǎn)單有效的檢測(cè)隱裂的方法。其檢測(cè)原理如下。
電池片的核心部分是半導(dǎo)體PN結(jié)，在沒(méi)有其它激勵(lì)(例如光照、電壓、溫度)的條件下，其內(nèi)部處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，電子和空穴的數(shù)量相對(duì)保持穩(wěn)定。
如果施加電壓，半導(dǎo)體中的內(nèi)部電場(chǎng)將被削弱，N區(qū)的電子將會(huì)被推向P區(qū)，與P區(qū)的空穴復(fù)合(也可理解為P區(qū)的空穴被推向N區(qū)，與N區(qū)的電子復(fù)合)，復(fù)合之后以光的形式輔射出去，即電致發(fā)光。
當(dāng)被施加正向偏壓之后，晶體硅電池就會(huì)發(fā)光，波長(zhǎng)1100nm左右，屬于紅外波段，肉眼觀測(cè)不到。因此，在進(jìn)行EL測(cè)試時(shí)，需利用CCD相機(jī)輔助捕捉這些光子，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后以圖像的形式顯示出來(lái)。
給晶硅組件施加電壓后，所激發(fā)出的電子和空穴復(fù)合的數(shù)量越多，其發(fā)射出的光子也就越多，所測(cè)得的EL圖像也就越亮;如果有的區(qū)域EL圖像比較暗，說(shuō)明該處產(chǎn)生的電子和空穴數(shù)量較少，代表該處存在缺陷;如果有的區(qū)域完全是暗的，代表該處沒(méi)有發(fā)生電子和空穴的復(fù)合，也或者是所發(fā)光被其它障礙所遮擋，無(wú)法檢測(cè)到信號(hào)。
隱裂種類雖然眾多，但不是所有的隱裂都會(huì)對(duì)電池片有影響。在組件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)過(guò)程中，考慮到晶硅組件的易裂特征，需要在安裝電站的各個(gè)過(guò)程注意并改進(jìn)作業(yè)流程，盡量減少組件隱裂的產(chǎn)生。對(duì)于檢測(cè)隱裂，目前EL是最有效的方法。而導(dǎo)致組件隱裂的原因眾多，要弄清楚原因后再追究責(zé)任，不能盲目聽(tīng)信他人之言。
光伏電池片隱裂是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，由于室外環(huán)境的溫度變化，導(dǎo)致了封裝材料的熱裝冷縮，電池片上下表面的張力差異，會(huì)加劇裂紋，最終會(huì)導(dǎo)致電池片局部失效PN結(jié)無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離電子和空穴的左右（無(wú)法發(fā)電）。電池片在組件內(nèi)部是串聯(lián)的，中間一塊的隱裂發(fā)生黑斑，會(huì)導(dǎo)致該片電池片電流下降，進(jìn)而產(chǎn)生局部熱斑效應(yīng)（就是串聯(lián)電池，中間有一個(gè)地方電流過(guò)不去，發(fā)熱了）。局部熱斑長(zhǎng)期得不到處理，就會(huì)加速組件封裝材料的老化，更嚴(yán)重的，會(huì)造成因?yàn)榫植窟^(guò)熱的火災(zāi)（有實(shí)際的案例）。
什么是光伏組件隱裂?
隱裂是指電池片(組件)受到較大的機(jī)械或熱應(yīng)力時(shí)，可能在電池單元產(chǎn)生肉眼不易察覺(jué)的隱性裂紋。
根據(jù)電池片隱裂的形狀，可分為5類：樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個(gè)電池片的裂紋。
隱裂對(duì)光伏組件的影響?
電池片產(chǎn)生的電流要依靠“表面的主柵線及垂直于主柵線的細(xì)柵線”搜集和導(dǎo)出。當(dāng)隱裂導(dǎo)致細(xì)柵線斷裂時(shí)，細(xì)柵線無(wú)法將收集的電流輸送到主柵線，將會(huì)導(dǎo)致電池片部分甚至全部失效。
基于上述原因，我們可以看出對(duì)電池片功能影響最大的，是平行于主柵線的隱裂。根據(jù)研究結(jié)果，50%的失效片來(lái)自于平行于主柵線的隱裂。
45°傾斜裂紋的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。
垂直于主柵線的裂紋幾乎不影響細(xì)柵線，因此造成電池片失效的面積幾乎為零。
相比于晶硅電池表面的柵線，薄膜電池表面整體覆蓋了一層透明導(dǎo)電膜，所以這也是薄膜組件無(wú)隱裂的一個(gè)原因。
有研究顯示，組件隱裂嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致組件功率的損失，但是損失的大小并不一定。裂紋對(duì)組件電性能的影響小，而裂片對(duì)組件功率損失非常大;老化試驗(yàn)，即組件在工作或非工作的情況下，溫、濕度變化可能會(huì)引起電池片隱裂的加劇;組件中沒(méi)有隱裂的電池片比隱裂的電池片抗老化能力強(qiáng)。
光伏組件隱裂如何檢測(cè)?
EL(Electroluminescence，電致發(fā)光)是簡(jiǎn)單有效的檢測(cè)隱裂的方法。其檢測(cè)原理如下。
電池片的核心部分是半導(dǎo)體PN結(jié)，在沒(méi)有其它激勵(lì)(例如光照、電壓、溫度)的條件下，其內(nèi)部處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，電子和空穴的數(shù)量相對(duì)保持穩(wěn)定。
如果施加電壓，半導(dǎo)體中的內(nèi)部電場(chǎng)將被削弱，N區(qū)的電子將會(huì)被推向P區(qū)，與P區(qū)的空穴復(fù)合(也可理解為P區(qū)的空穴被推向N區(qū)，與N區(qū)的電子復(fù)合)，復(fù)合之后以光的形式輔射出去，即電致發(fā)光。
當(dāng)被施加正向偏壓之后，晶體硅電池就會(huì)發(fā)光，波長(zhǎng)1100nm左右，屬于紅外波段，肉眼觀測(cè)不到。因此，在進(jìn)行EL測(cè)試時(shí)，需利用CCD相機(jī)輔助捕捉這些光子，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后以圖像的形式顯示出來(lái)。
給晶硅組件施加電壓后，所激發(fā)出的電子和空穴復(fù)合的數(shù)量越多，其發(fā)射出的光子也就越多，所測(cè)得的EL圖像也就越亮;如果有的區(qū)域EL圖像比較暗，說(shuō)明該處產(chǎn)生的電子和空穴數(shù)量較少，代表該處存在缺陷;如果有的區(qū)域完全是暗的，代表該處沒(méi)有發(fā)生電子和空穴的復(fù)合，也或者是所發(fā)光被其它障礙所遮擋，無(wú)法檢測(cè)到信號(hào)。
隱裂種類雖然眾多，但不是所有的隱裂都會(huì)對(duì)電池片有影響。在組件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)過(guò)程中，考慮到晶硅組件的易裂特征，需要在安裝電站的各個(gè)過(guò)程注意并改進(jìn)作業(yè)流程，盡量減少組件隱裂的產(chǎn)生。對(duì)于檢測(cè)隱裂，目前EL是最有效的方法。而導(dǎo)致組件隱裂的原因眾多，要弄清楚原因后再追究責(zé)任，不能盲目聽(tīng)信他人之言。
