EL檢測儀的使用方法及組件隱裂圖像評估.ppt

1、a,1,EL檢測儀的使用方法及組件隱裂圖像評估,a,2,EL檢測儀的使用方法及組件隱裂圖像評估,EL測試儀的原理 EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法 EL測試儀的功能及應(yīng)用場合 常見缺陷問題介紹,原因和危害 實例展示,a,3,原理描述: EL測試儀是通過對電池片通入1-40mA的正向電流，利用光生伏打效應(yīng)的逆過程，給太陽電池通電使其發(fā)光即電致發(fā)光，利用成像系統(tǒng)將信 號發(fā)送到計算機軟件，經(jīng)過處理后將太陽電池的EL圖像顯示在屏幕上。太陽電池電致發(fā)光亮度正比于電子擴散長度，正比于電流密度。通過EL圖像的分析可以有效地發(fā) 現(xiàn)光伏組件是否存在隱裂和破片等現(xiàn)象。,一、EL測試儀的原理,a,4,EL測試儀的原理,基

2、本原理：通過太陽能電池的電致放光原理。 Eletroluminescence電致發(fā)光的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：,4,a,5,EL測試儀在測試的時候，采用的是單相繼鏡面反射式拍攝模式，所以拍攝的EL圖跟實物是鏡像對應(yīng)關(guān)系。,EL測試儀的原理,a,6,接線盒位置,接線盒位置,組件實物圖,組件EL圖,下圖為組件實物圖和EL圖的對比，由于EL測試儀采用是的鏡像成圖，所以拍攝出來的組件EL圖和組件實物圖是軸對稱關(guān)系，如下圖中紅色箭頭的兩端分別指的組件電池片實物和EL圖中的位置。,EL測試儀的原理,a,7,目前公司使用的是萊科斯LX-Z220便攜式EL檢測儀，整套測試儀由四大部分組成，分別為成像系統(tǒng)、電

3、源系統(tǒng)、支架系統(tǒng)和暗室系統(tǒng)。,（1）成像系統(tǒng)： （2）電源系統(tǒng)：,IPAD通過外置WiFi模塊連接相機拍照取樣,電源模塊有兩種，一種是測試單塊組件的，一種是測試單個組串的，每串組件最多25塊。,二、EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,a,8,（3）支架系統(tǒng)： （4）暗室系統(tǒng)：,支架用于固定相機，便于拍照取樣，全影儀可投射出十字光標(biāo)，便于相機定位。,構(gòu)造暗室，便于白天測試,EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,a,9,EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,（1）測試支架連接及全影儀的使用,將相機底部與全景儀固定板連接塊連接。 將全景儀與全景儀電源模塊進行連接。 打開全景儀電源模塊開關(guān)，屏幕上可顯示當(dāng)前電量和 測量距離信息。

4、,a,10,EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,在全景儀前端會打出十字激光，十字激光的中心位置既是EL相機拍攝的中心位置；用戶可以通過此方式進行EL測試定位。 將成像系統(tǒng)與支架系統(tǒng)進行連接，全景儀電池可以掛在支架下方的掛鉤處，支架的3個支腳可以通過環(huán)形螺紋進行加長，相機角度可以通過支架上的手動云臺進行調(diào)整。 將連接好的系統(tǒng)放置在被測組件的前方，相機距離組件距離在1.5-2.0米范圍，以能獲取組件整體圖片為最佳。,a,11,EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,（2）電源系統(tǒng)的連接及使用,直流穩(wěn)壓電源,電源選擇開關(guān)，AC為外部220V交流供電，DC為內(nèi)部鋰電池供電。 輸入模式選擇，選擇AC則為外部供電，DC為內(nèi)部

5、供電。 注：1.當(dāng)使用外部供電時，需要將電源選擇開關(guān)和輸入模式選擇同時撥到AC檔位；當(dāng)使用內(nèi)部供電時，需要將電源選擇開關(guān)和輸入模式選擇同時撥到DC檔位。 注：2.當(dāng)對電源進行充電時，需要將電源選擇開關(guān)和輸入模式選擇同時撥到AC檔位。 通過旋轉(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)旋鈕/電流調(diào)節(jié)旋鈕來調(diào)節(jié)電源的輸出電壓電流,a,12,；并通過電壓顯示屏/電流顯示屏顯示相應(yīng)輸出參數(shù)（當(dāng)沒有負載接入時，電壓顯示屏只顯示當(dāng)前輸出電壓，電流顯示屏顯示輸出電流為0） 輸出選擇按鈕點擊后，電源按照設(shè)置參數(shù)輸出，再次點擊將斷開輸出電壓電流，顯示屏顯示為0V0A. 電壓輸出正極連接組件正極，電壓輸出負極連接組件負極。, 220V輸入端可以通

6、過電源線直接連接市電或連接移動電源。,a,13,EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,將連接線一端的紅色與電源正極連接，藍色與電源負極連接 將連接線另一端的MC4插頭與組件的MC4插頭進行連接,將電源選擇開關(guān)和輸入模式選擇同時撥到DC檔位，啟動電源,a,14,EL測試儀的結(jié)構(gòu)及使用方法,（3）最終搭建好的EL測試環(huán)境,單塊組件的測試時間約為10秒，測試的精度越高，所需時間越長,雖然最大測量組串?dāng)?shù)量為25塊，但受現(xiàn)場環(huán)境所限，每次拍攝一般為6塊。,室外測試環(huán)境,室外測試環(huán)境,a,15,三、EL測試儀的功能及應(yīng)用場合,EL測試儀的功能: 通過EL測試儀可以清楚的發(fā)現(xiàn)太陽能組件電池片上的黑斑,黑心以及組件中的

7、裂片（包括隱裂和顯裂）、劣片及焊接缺陷等問題,從而及時發(fā)現(xiàn)問題組件。對提高發(fā)電效率和穩(wěn)定生產(chǎn)都有重要的作用，通過檢測在前期就可將電站整體質(zhì)量進行把控，從而避免后期的電站快速衰減，方陣失配，功率不足，以及責(zé)任鑒定問題，因而太陽電池電致發(fā)光測試儀是運維現(xiàn)場非常重要的設(shè)備之一。,a,16,三、EL測試儀的功能及應(yīng)用場合,EL測試儀的常用場合: 1.可在運維現(xiàn)場檢查組件是否有隱裂、黑斑等。 2.地形較為復(fù)雜的光伏電站，建設(shè)期間搬運和安裝組件的時候，很大幾率會產(chǎn)生隱裂，可大面積檢查。 3.可以協(xié)助各類實驗的進行，例如檢測組件的衰減，先排除隱裂影響。 4.若組件遭受自然災(zāi)害損壞，例如被大風(fēng)吹翻等，自己進行

8、的組件EL檢測結(jié)果也可用于保險理賠，可爭取最大理賠額度，減少電站損失。,a,17,缺陷種類一：黑心片,EL照片中黑心片是反映在通電情況下電池片中心一圈呈現(xiàn)黑色區(qū)域，該部分沒有發(fā)出1150nm的紅外光，故紅外相片中反映出黑心，此類發(fā)光現(xiàn)象和硅襯底少數(shù)載流子濃度有關(guān)。這種電池片中心部位的電阻率偏高。該種類屬于低效片的一種。 危害：造成熱斑引起組件燒毀，組件整體功率下降,四、常見缺陷的介紹,原因和危害,a,18,黑斑片一般是由于硅料受到其他雜質(zhì)污染所致。通常少數(shù)載流子的壽命和污染雜質(zhì)含量及位錯密度有關(guān)。黑斑中心區(qū)域位錯密度107 個/cm2，黑斑邊緣區(qū)域位錯密度106個/cm2 均為標(biāo)準(zhǔn)要求的100

9、010000倍這是相當(dāng)大的位錯密度. 危害：組件使用中產(chǎn)生熱斑燒毀組件，且導(dǎo)致出廠功率下降。,缺陷種類二：黑斑片,a,19,焊接短路黑片 造成原因：一般焊接時收尾處堆錫導(dǎo)致電池片正負極短路。,缺陷種類三：黑片,a,20,來料黑片（全黑/半邊黑） 造成原因： 目前常規(guī)硅片為P型片，工藝要求加磷形成PN結(jié)。如果硅片錯用N型片，依然使用常規(guī)加磷工藝就會造成無PN結(jié)形成（N型片加硼）。從而導(dǎo)致全黑。,a,21,半邊黑 造成原因： 背鋁場印刷偏移，導(dǎo)致和導(dǎo)電正極柵線無接觸錯位，局部開路。 危害：所有黑片都是不允許出現(xiàn)在組件中，黑片的存在會引起組件正常的使用異常，且功率損失非常大。,a,22,電池片斷柵是

10、在絲網(wǎng)印刷時造成的，由于漿料問題或者網(wǎng)版問題導(dǎo)致印刷不良。輕微的斷柵對組件影響不是很大，但是如果斷柵嚴(yán)重則會影響到單片電池片的電流從而影響到整個組件的電性能。,缺陷種類四：斷柵 虛印,分布式斷柵,a,23,集中式斷柵 危害：造成斷柵處電流收集障礙，影響組件的發(fā)電效率。 值得注意的是，如果電池片焊接中出現(xiàn)過焊現(xiàn)象，導(dǎo)致主柵線電流收集堵塞也會顯現(xiàn)上述情況。（下圖）,a,24,混檔是由于轉(zhuǎn)換效率不同的電池片混入同一個組件中，特別明亮的電池片是電流較大的電池片，電流差異越大，亮度的差異就越明顯。 危害：混檔會導(dǎo)致高檔次的電池片在組件工作過程中不能徹底發(fā)揮其發(fā)電能力，從而造成浪費。而低效率的電池片在時間

11、發(fā)電中會發(fā)熱過大，從而產(chǎn)生熱斑效應(yīng)，對組件的壽命和性能產(chǎn)生隱患。,缺陷種類五：混檔,a,25,虛焊是因為焊接過程中焊帶和電池電極沒有形成良好的接觸面導(dǎo)致電流收集障礙。虛焊有正極虛焊 負極虛焊，正極虛焊成條狀如圖左，負極虛焊多數(shù)成團狀面積較小如圖右。 危害：虛焊部分接觸電阻增加，導(dǎo)致發(fā)熱異常。虛焊組件熱斑爆板的概率非常高。,缺陷種類六：虛焊、脫焊,正極脫焊,負極脫焊,a,26,EL顯示中間發(fā)黑，四周發(fā)亮。經(jīng)檢測屬于電池片中間未擴散或者擴散面放反流入下到工序?qū)е隆?危害：影響組件使用發(fā)電效率和壽命。漏電區(qū)域容易燒毀組件。,缺陷種類七：擴散異常,a,27,隱裂的產(chǎn)生原因非常多，主要是因為外部壓力或者

12、自身應(yīng)力原因?qū)е码姵仄杌霈F(xiàn)裂紋。隱裂缺陷一般通過肉眼無法識別，只有經(jīng)過EL測試設(shè)備，隱裂地方會出現(xiàn)黑色紋路。 在實際情況中，還有那些類型會造成電池片 成像時帶有黑色紋路？,缺陷種類八：隱裂,a,28,裂紋可能造成電池片部分毀壞或電流的缺失。在EL測試下，如果表現(xiàn)為以裂紋為邊緣的一片區(qū)域呈完全的黑色，那么該區(qū)域為破片。裂紋會造成其橫貫的副柵線斷裂，從而影響電流收集降低組件功率。根據(jù)此特性，各種裂紋造成的電池失效面積如下： 危害：1.造成相應(yīng)的電池片面積失效，從而降低組件功率輸出。 2. 嚴(yán)重的情況下會引起組件熱斑燒毀。 3. 造成組件表面形成蝸牛紋，非常影響外觀。 4. 隱裂具有一定的延伸性

13、，發(fā)生隱裂的位置可能隨狀態(tài)變化。,a,29,a,30,隱裂 裂片,缺陷種類九：裂片,裂片是由隱裂惡化發(fā)展而來的一種現(xiàn)象，裂片的同時一定會帶來電池 面積的黑色陰影失效。 如何有效的區(qū)分隱裂和裂片？（強光照射）,a,31,下圖是我們采用廢棄組件做的實驗，是組件受外力撞擊而產(chǎn)生裂紋進而演變成碎片的過程示意圖。,初時圖,a,32,缺陷種類十：刻蝕不良,危害：造成效率低下,a,33,五、實例展示,去年我們從麻城金伏86個區(qū)共444070塊組件內(nèi)抽查了208塊組件做了IV和EL測試實驗，其中IV實驗是單獨送往實驗室進行測試，測試完畢后再單塊進行EL測試，通過測試結(jié)果可以看到，黑斑，裂片等缺陷會對組件的電性能造成不良影響，導(dǎo)致IV曲線的異常，功率衰減較大的基本都存在隱裂、破片等現(xiàn)象。但是隱裂并不是影響組件衰減的決定性因素，抽查的208塊組件中，共有75塊組件存在破片或隱裂，占比36%，