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太阳能电池板的问题和退化解释

由于一些众所周知的现象,随着时间的推移,所有的太阳能电池板都会经历少量的退化。我们解释这些问题发生的原因和其他因素,可以导致太阳能电池板故障或性能不佳。

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太阳能电池板的问题和退化解释

首页>太阳能电池板解释了太阳能电池板的问题和退化

太阳能电池板通常非常可靠和无故障,因为它们没有移动部件,除了清洁外,需要最少的维护。然而,像任何制造的产品一样,太阳能电池板可能会由于在制造过程中有缺陷的材料或糟糕的工艺而失败或表现不佳。幸运的是,这是非常罕见的,通常只有1 / 5000的面板会遭受制造缺陷。缺陷通常与不断降低成本有关,这并不奇怪,这就是为什么成本较低的面板通常比成熟的面板遭受更多的故障优质的太阳能品牌

另外,请参阅我们的详细资料《太阳系故障诊断指南》

除了少量的制造缺陷外,随着时间的推移,太阳能光伏(PV)电池会经历少量的退化是正常的。太阳能电池板必须在各种极端环境下运行多年,从巨大的温度波动气候到高湿度、雨水、风暴、强风和沿海地区的盐腐蚀。尽管如此,几乎所有的太阳能电池板都有至少10年的生产保修期,也有25年的性能保修期支持-了解更多太阳能电池板的保证

太阳能电池板常见问题

在太阳系25年的预期寿命中,随着时间的推移,性能缓慢下降是正常的,但不幸的是,由于下面列出的五个众所周知的现象,一个或多个电池板可能会在某个点失效。除了这些原因之外,太阳能电池板有时会在运输过程中损坏,或在安装过程中处理不当,直到安装几年后才会显现出来。此外,在极少数情况下,由于非常大的冰雹和其他弹丸的严重影响,前面的玻璃可能会粉碎。请注意,在下面列出的五个原因中,第一个不是技术上的缺陷,而是在太阳能电池板的使用寿命中,性能损失非常缓慢。

太阳能电池板退化和失效的五大原因:

  1. LID -光诱导降解-正常业绩损失每年0.25%至0.7%

  2. PID -电位诱导退化-潜在的长期故障,由于电压泄漏

  3. 一般的退化,由于进水或其他缺陷导致的过早失效

  4. LeTID -光和升高的温度诱导降解-业绩突然下降3%到6%

  5. 微裂纹和热点-由于细胞破裂或损坏而造成的长期缺陷和故障

1.LID -光诱导降解

当太阳能电池板第一次暴露在阳光下,由于一种称为“电力稳定”的现象发生氧气的痕迹在硅片中。这种效应已经得到了充分的研究,它是光诱导降解或LID的初始稳定阶段。在这一阶段,太阳能电池板在最初几百小时的运行中可能会损失2%至3%的额定功率(Wp)输出,而这一初始阶段的全部影响将在使用的第一年发生。

在最初的稳定阶段之后,在接下来的25年多的时间里,LID率显著下降到每年0.3%至0.7%。然而,对于LG等制造商生产的高性能模块,LID可低至每年0.25%,太阳能公司而且矩形,因为纯度高n型硅细胞基质使用。幸运的是,大多数制造商稍微高估了面板额定功率高达5%,这是考虑到轻微的电池失衡,并抵消了一些最初的退化。这也确保了面板额定功率(Wp)的准确性。例如,一个350瓦的面板,最初可能产生高达5%的电力,或高达368瓦的短时间内。然而,这种轻微的生产过剩通常是短暂的,可能无法衡量,除非电池板在理想(STC)条件下运行。制造商的性能保证将描述LID的速率和在(25年)保修期内的预期性能损失。

图表显示了LG太阳能电池板与行业平均寿命相比,由于LID造成的退化速度

图表显示了LG太阳能电池板与行业平均寿命相比,由于LID造成的退化速度

2.PID -电位诱导退化

电势诱导退化(PID)是面板退化的一种形式,由于高压、高温和高湿度,通常在使用4至10年后变得明显。PID本质上是一个电压泄漏从电池到太阳能电池板的框架,导致减少功率输出。不幸的是,这个问题最初可能不明显,但随着时间的推移,它通常会变得越来越严重。如果没有专门的静脉曲线测试仪和训练,PID很难诊断。然而,早期的迹象可能是异常低的串电压或电流。找到更多诊断问题在我们的太阳系故障诊断指南。

大多数住宅屋顶太阳能电池阵列在300至600伏特范围内运行,PID在更高的串电压下更加突出,因此在串中连接的面板越多,PID发生的机会就越大。大规模的太阳能发电厂通常在1000到1500伏特的范围内运行,因此PID的机会要高得多。幸运的是,有一些先进的大型太阳能逆变器,可以逆转PID的影响,如果检测到,运行一个非常小的反向电流葡萄牙vs乌拉圭波胆预测过夜。在非常严重的情况下,PID问题在10年或更长时间内没有得到解决,功率输出可能会严重,功率损失高达50%。幸运的是,许多领导太阳能电池板制造商几乎消除了PID的风险,采用优质的材料和严格的测试。然而,它仍然是一个持续的问题,强调了最新的测试结果来自PVEL独立检测机构。

3.一般的退化

太阳能电池板背板10年后开裂和分层的例子

太阳能电池板背板10年后开裂和分层的例子

除了众所周知的PID和LID效应,面板还可能遭受更严重的问题,由于封装层和保护层的破坏,这应该是保护电池从元素。其中最常见的是背页失效。前面的玻璃片保护太阳能电池不受雨水、冰雹、灰尘和碎片的影响,而白色或黑色的塑料背板则用来保护电池背面免受水、湿度和磨损的影响。然而,通常由于不合格的材料选择和不良的质量控制,紫外线辐射会导致封装或后保护背纸随着时间的推移而破裂、开裂或退化。这种退化可能会导致更严重的问题,如水分进入、腐蚀和接地泄漏。

4.LeTID

大多数现代的硅晶体太阳能电池板都采用了PERC太阳能电池技术,提高了电池板的效率,已被世界上大多数太阳能电池板制造商所采用。然而,直到最近才变得明显起来p型PERC细胞会遭受LeTID或光和升高的温度引起降解

LeTID现象与LID相似,尽管LeTID造成的损失已被记录为第一年就高达6%如果制造商没有完全解释,可能会导致较差的性能和潜在的保修索赔。幸运的是n型包括LG、Sunpower和REC在内的几家制造商的硅电池不受LeTID的影响。此外,一些使用p型poly和mono PERC的制造商已经在制造过程中开发了减少或消除任何LeTID损失的工艺,这包括Q Cells,他们是第一个在所有面板上声称抗LeTID技术。

晶科光能、天合光能、龙吉光能、协鑫光能等多家世界领先制造商h最近都通过了LeTID认证TUV莱茵.其他也声称减少或解释LeTID影响的人包括REC, Winaico和加拿大太阳能公司。查看来自的详细文章中关于制造商迎接LeTID挑战的最新更新和信息光伏技术

5.微裂纹和热点

大多数现代太阳能电池板都是用超薄晶体硅片制成的一系列太阳能电池制成的。这种晶圆通常厚约0.16毫米,大约是人类头发宽度的两倍。当然,晶圆片和晶圆片非常脆,在安装过程中操作不当、极端风荷载或大冰雹等高机械应力下可能会开裂或断裂。值得注意的是,并不是所有的电池都是易脆的,Sunpower和LG使用的高性能IBC电池的强度要高得多,因为大量的后触点可以增强电池。

在太阳能电池中形成的微小的微裂纹可以导致热点的形成长达数年

任何不正常的负载或压力,比如在安装或维护过程中,人们在太阳能电池板上行走,都会导致微裂缝,随着时间的推移,这可能会产生热点,最终导致电池板故障。在运输、撞击、掉落或粗暴搬运过程中也会形成微裂纹。

微裂缝

微裂缝很难被发现,而且通常一开始是看不见的。在旧的太阳能电池板上,太阳能电池上的微小裂缝经常可见,并将以蜗牛轨迹在细胞表面。这些骨折并不总是会造成严重的问题,即使有几处细胞骨折,电池板仍然可以在许多年内保持良好的性能。然而,如果微裂纹增加了内阻,并阻断了通向热点或热单元的电流,则微裂纹将开始成为一个更严重的问题。如果微裂纹非常大或形成整个细胞,这是特别成问题的。幸运的是,现在大多数现代太阳能电池板采用多母线的半切割电池,这大大减少了微裂纹的有害影响。此外,现代汽车和Sunpower等公司生产的木瓦电池面板由于独特的重叠结构,一般不容易出现微裂缝。

热点

由于严重的微裂纹而出现热点的太阳能电池板热像图

由于严重的微裂纹而出现热点的太阳能电池板热像图

太阳能电池产生的电流通过相互连接的电池。如果这是由于内部故障或严重的微裂纹,那么增加的电阻产生热量,这反过来又进一步增加电阻,产生更多的热量导致热点.在严重的情况下,这甚至会烧毁细胞。欲了解更多信息,请点击这里详细的文章《PV》杂志解释了微裂纹背后的机制,以及新的面板设计和创新如何有助于减少微裂纹形成的可能性。

热点和微裂缝并不总是肉眼可见的,通常唯一确定太阳能电池板是否受损的方法是使用专门的热成像相机,它将突出不同电池之间的温差。值得注意的是,屋顶障碍物的常规遮阳在某些情况下会由于遮阳单元的反向电流效应在数年内形成热点。


如何检查你的太阳系是否有问题?

如果你认为你的太阳能电池板有故障或性能明显下降,有几种方法可以诊断问题。第一步是目视检查太阳能电池板是否有任何明显的故障迹象或污垢积聚,这通常会导致霉菌生长,导致性能不佳。通常,他们只需要用一把软扫帚和水好好清洗一下。此外,检查附近是否有树木生长,现在遮挡面板。

适用于应用程序或基于web的监控系统安装的太阳能电池板通常很容易将每天的太阳能发电量(以千瓦时衡量)与前几天、几周和几个月进行比较,以查看性能是否有显著下降或变化。注意,当地的气候、季节和天气也会有影响。此外,检查逆变器是否有明显的故障(红灯),并确保检查配电盘的隔离器(断路器)没有脱扣。有关更多信息,请参阅我们的详细指南太阳系的问题和故障发现