摘要：晶体硅光伏组件的隐裂问题越来越突出，不同的隐裂类型是否会给电性能及可靠性带来不同的影响？影响有多大？本文通过一系列实验去寻找隐裂对电性能及可靠性带来的影响，并总结实验结果，得出实验结论。

　　0 引言

　　光伏行业去补贴化的趋势已成必然，为了将光伏正式推向市场化，各光伏企业都在为降低度电成本不懈努力。在晶体硅光伏电池片端，减少硅片厚度、加大硅片尺寸就是降本提效的一种方式，在晶体硅光伏组件端，提升各种封装材料性能并减少各种封装材料的用量也是降本提效的一种方式。如今晶体硅光伏组件的发展趋势，正朝着越来越大、越来越轻型的方向发展，这种趋势，对晶体硅光伏组件的机械强度性能而言却面临着越老越大的挑战，除了晶体硅光伏组件的抗机械载荷能力外，晶体硅光伏电池的隐裂也是业内所关心的重点。

　　随着晶体硅电池片厚度越来越薄、尺寸越来越大、各种封装材料越来越薄，晶体硅光伏组件的隐裂问题也变得越来越突出，那么隐裂的存在到底对晶体硅光伏组件的电性能及可靠性存在着多大的影响？这种影响会在隐裂发生时就会产生？还是会随着使用年限的增加、使用环境的交变而变得越来越明显？是不是所有的隐裂都会带来这种影响？还是隐裂类型的不同所带来的影响也会有所差异？本文将带着这些问题，进行一系列实验，去寻找答案，并给出这一系列实验得出的结论。

　　1 典型隐裂类型介绍及其潜在影响分析

　　根据隐裂的形状及位置，典型隐裂类型主要分为四类：横向贯穿裂、纵向贯穿裂、网状裂、交叉裂。

　　横向贯穿裂，从图1可以看出，其隐裂方向与主栅线方向一致，贯穿于整个电池片，从表象看，相当于将完整的电池片分割，改变了裂痕区域电流汇集的最佳方向，从而影响电池片的电性能，更严重者，会使得裂痕两边的电池片处于独立并联的状态，破坏了原有的电路结构，从而给电池片的电性能带来更大的影响。

　　纵向贯穿裂，从图2可以看出，其方向垂直于或者接近垂直于主栅线，这种隐裂会使得裂痕两侧的电池片电性能的连续更依赖于主栅线，如果用于焊接主栅线的焊带焊接不良，则会加剧这种隐裂所带来的影响。

　　网状裂，从图3可以看出，这种隐裂如网状一样，将电池片分割成多个独立的区域，如网状隐裂长时间会出现碎片，出现热斑等直接影响组件性能[1]，当这种碎片出现时，会阻断电气连接，相当于这些区域不再为发电作出任何贡献，同时还会带来电流失配，给整个组件的电气性能造成较大的影响。

　　交叉裂，从图4可以看出，交叉裂跟网状裂有些相似，不同于网状裂的是，其并没有将电池片分割成多个独立的区域，但如果这种裂痕继续延伸扩大，就会转变成为网状裂，给整个组件电性能良好带来较大的威胁。

　　2 老化试验对各隐裂类型的影响

　　电池片的隐裂会间接的造成与原有电池工艺目标产品的差异，尤其是隐裂对外表面的破坏，可以理解为电池片外表面的化学性质的变化；电池片的隐裂会间接的造成与原有电池连接技术目标产品的差异；电池片的隐裂会间接的造成电气线路的变更，尤其是对组件工作电流/电压的重新配置方面。根据IECTS62915-2018重测导则技术规范的要求，出现以上情况，须进行热循环试验（200个循环）和湿热试验（1000小时）。

　　根据历史经验，隐裂处经过冷热交替，可能会发生裂痕扩大，严重者会使部分电池片直接从整块电池片上脱落，造成该区域电气回路的中断；背板不是绝对的阻断水汽的透过，氮化硅膜具有很好的机械性能，利用它的高硬度和优良的化学稳定性，用作耐磨抗蚀涂层[2]，但隐裂处，没有氮化硅膜的直接保护，这使得电池片的内部直接暴露在易腐蚀的环境中，加大了电池片被氧化的概率；存在隐裂的电池片，其内阻势必会有所增大，从而影响组件的电性能。根据这些历史经验，进行热循环试验（200个循环）和湿热试验（1000小时），是本测试需要测试的项目。

　　本测试选取了典型隐裂类型各2块，分别进行热循环试验和湿热试验。测试结果如下表：

　　表1老化试验前后功率数据

　　试验前后的EL图像对比如下（左边为试验前EL图像，右边为试验后EL图像）：

　　从以上测试结果可以看出，隐裂的存在，对初始功率档位并未造成较大的影响，相对影响较大的网状裂和交叉裂，也仅降了一个功率档。热循环试验和湿热试验前后，功率的衰减并不明显，处于正常水平，对比前后的EL图像，前后也没有明显的变化，隐裂并未显现出扩大的趋势。

　　3 不同程度的隐裂组件在实际工作过程中带来的隐患

　　在实际电站运行过程中，隐裂的存在在所难免，无论这种隐裂是出厂时就存在还是在运行过程中新增的，那么隐裂达到什么程度时，会给电站的运行带来危害？

　　首先讨论下隐裂带来的危害，主要分为三种：断路，使得本串电池片完全没有电流通过，不再为发电贡献输出，因为旁路二极管的存在，其他串电池片或者其他组件不受影响，继续正常工作；最大功率点偏移，由于隐裂而造成内部电气失配，MPPT（最大功率追踪模块）经过调整，找到新的最大功率输出点，使组件或组串继续正常工作，但此时功率的整体输出必然降低；偏置，同样的，由于隐裂而造成内部电气失配，MPPT经过调整后，依然会使得隐裂所在电池片串处于内部功率消散状态，即隐裂电池片被偏置，成为负载。

　　前两种会带来发电量的损失，但尚不至于影响安全，第三种在带来发电量的损失的同时，还会造成热斑，给电站的安全带来隐患。那么隐裂严重到什么程度会造成第三种危害呢？通过以下实验结果来给出答案。

　　取一存在隐裂的组件，使其正常发电，并拍摄IR图片，图7为存在隐裂的电池片EL图片和在组件正常发电情况下的IR图片（局部，含隐裂电池片），从结果看，隐裂电池片并未发生偏置而造成热斑。对该电池片进一步破坏，使其隐裂程度更大，图8为进一步破坏后电池片的EL图片和组件在正常发电情况下的IR图片，从IR图片中可以看到，该电池片已发生热斑现象。

　　隐裂的存在，会使原有设计的电气性能发生偏离，从而造成局部的电气失配，总的来说这种失配带来的影响可分为两种，程度轻者，会造成输出功率的降低，程度严重者，还会带来热斑效应，产生局部高温，对安全性能造成影响。

　　4 总结

　　随着晶体硅电池片厚度越来越薄、尺寸越来越大、各种封装材料越来越薄，晶体硅光伏组件的隐裂问题也变得越来越突出，但是隐裂的存在并没有我们想象的那么可怕。一般程度的隐裂不会对晶体硅光伏组件的电性能及可靠性产生较大的影响，这些初始隐裂的存在也不会随着使用年限的增加、使用环境的交变而变得越来越明显，不同隐裂类型带来的影响还是会有所差异，相对来说，网状裂和交叉裂带来的影响会较大些。当然隐裂的程度不能过大，否则会造成热斑效应，给组件的可靠性及安全性带来较大的危害。

　　虽然隐裂并没有我们想象的那么可怕，但是作为优质的晶体硅光伏组件制造商，还是应当尽量减少隐裂发生的概率，但同时也要综合考虑成本，防止质量过剩而影响实现平价上网的进程。

　　参考文献

　　[1]吴卫珍,赖家柱.太阳能电池组件隐裂的检测分析[J].无线互联科技,2014,(6):109.

　　[2]吴大维等.PECVD法氮化硅薄膜的研究[J].材料科学与工程,1997,15(1):46.