EL檢測儀如何快速、準確檢測組件內部的質量缺陷
目前光伏電站客戶反應,市場中存在質量問題的光伏組件問題很多,暴露出來的質量缺陷也是各有特點,大概缺陷有:常見的光伏組件缺陷有很多,包括隱裂、斷柵線、黑心片、黑斑片等材料缺陷;碎片、隱裂等電池缺陷;電池或組件制備工藝缺陷,例如斷柵片、暗片、黑片等;組件使用過程中的失效缺陷,例如二極管擊穿缺陷、PID缺陷等等……隨著光伏電站建設的噴涌發展,太陽能光伏組件作為太陽能發電系統的核心部分,其質量的優劣也直接決定了光伏電站發電情況的好壞。當下,如何區分光伏組件質量的好壞?EL檢測儀又是如何快速、準確檢測表征組件內部的質量缺陷保障質量無可挑剔?
針對這些缺陷,有什么相對應的檢測工具呢:在光伏電站現場運維過程中,經常會遇到支路電流異常的情況,當我們排查完通訊故障、陰影遮擋、連接器損壞、組件玻璃碎裂等外部故障后,往往需要通過I-V及EL檢測儀檢測組件本身功率輸出情況和缺陷情況。EL檢測儀主要應用在光伏組件生產過程中的質量分析、質量控制及光伏電站日常運維工作中,其優點是測試方法簡單快捷、 缺陷表征直觀、設備價格便宜。通過EL檢測儀能夠快速、準確地表征組件內部缺陷,對控制組件質量,保障電站的可靠運行具有重要意義。
EL檢測儀原理即電致發光(ElectroluminescenceEL)測試原理是根據半導體輻射復合釋放光子的特點,對組件施加正向電壓注入非 平衡載流子,并通過光子探測器接收非平衡載流子輻射復合釋放的光子,非平衡載流子濃度越高(正常區域)釋放的光子越多,EL顯示圖像越亮,非平衡載流子濃 度越低(缺陷區域)釋放的光子越少,EL圖像越暗,通過圖像明暗關系即可反應組件內部電池缺陷情況。示意圖如下:
那么EL檢測儀是如何快速、準確檢測出這些質量缺陷的?根據EL檢測儀原理可以知道,光伏組件中所有能引起內部電池少子壽命降低的缺陷都通過EL圖像反應,例如黑心片、黑斑片等材料缺陷,以及碎片、隱裂等電池缺陷。
黑心片 黑斑片
黑心片和黑斑片主要跟電池制備所用的硅材料有關,有黑心片和黑斑片的電池少子壽命較低,對組件輸出功率也會有影響。
電池碎片 電池隱裂
電池碎片和隱裂片一般由外力造成。其中碎片一般可由肉眼看到,對組件的功率輸出有較大影響;隱裂通過肉眼難以發現,對組件功率輸出有一定影響,容易形成熱斑,可發展為碎片。
另外通過EL圖像明暗關系還可以反映電池或組件制備工藝缺陷,例如斷柵片、暗片、黑片等。
電池斷柵
電池斷柵主要是由印刷不良或燒結時磨損造成,斷柵處不能有效收集電池載流子。
暗片
暗片一般是由于電池分選不當,低效片混入正常片中,高檔次的電池片在組件工作過程中不能充分發揮其發電能力,從而造成浪費,甚至引起組件發熱。
黑片
組件中的黑片可能是由于焊接失效或電池片無功率造成,在使用過程中容易引起熱斑。
此外,通過EL測試還能表征組件使用過程中的失效缺陷,例如二極管擊穿缺陷、PID缺陷等。
旁路二極管擊穿EL圖
旁路二極管擊穿I-V曲線圖
當發生二極管擊穿短路時,電流直接從二極管流過,該二極管對應的電池EL圖像呈黑色。
PID缺陷
當組件發生PID效應時,鈉離子聚集在金屬邊框附近,呈強復合中心,EL圖像為黑色。
在組件封裝環節、到貨驗收及現場故障診斷等環節都需要用到EL檢測儀。其中在組件封裝過程中采用固定式EL測試設備,一般在層壓前后分別進行兩次EL檢測,確保組件出廠時無隱裂。
組件封裝工藝流程
組件封裝過程中采用固定式EL檢測儀,測試方法非常簡捷,主要測試步驟為:打開電源、電腦開關 > 調節電流 > 放置組件并連接 > 關閉箱蓋 > 調節曝光時間 > 測試。
光伏電站現場主要采用便攜式EL檢測儀,在白天測試時需要搭建臨時暗室,傍晚夜晚可直接在室外測試。
便攜式EL測試裝置
便攜式EL檢測儀測試方法與室內固定式EL測試基本相同,目前許多設備廠家采用無線傳輸,將拍攝的EL圖像直接傳送至平板電腦,利用平板顯示、觀察、保存圖像。
便攜式EL檢測儀測試方法:
1. 搭建臨時防紅外線暗室,安裝近紅外照相機。
2. 將組件和相機置于暗室,連接組件及電源線路。
3. 打開電源開關、開啟WiFi無線傳輸通過平板app拍照并查看保存。