随着近年来光伏组件价格的急剧下降，光伏发电站建设成本也下降了很多，促进了光伏发电产业迅速发展。在光伏发电站不断普及的同时，一些产品质量问题也逐渐突显出来，其中光伏组件寿命能否达到25年成为大家非常关心的问题。为此我们对大量光伏发电站进行调研，分析光伏组件容易出现的问题。研究结果表明，光伏组件功率下降的原因一方面是组件质量问题，另一方面是光伏系统设计或运行环境等因素造成的。
以下向大家介绍光伏组件出现的常见问题及其检测方法。
1、光伏组件受光面变色
光伏组件受光面变色的现象一般出现在运行了几年后的光伏发电站中，它会发生在晶体硅组件和非晶硅薄膜组件。
组件受光面变色最常见的是封装材料变色，它使得达到太阳电池片表面的太阳辐照强度减少，造成组件输出功率稍有下降。造成变色的原因主要有封装材料质量问题和环境因素（高温和高湿）。
2、裂纹
太阳电池出现裂纹会导致光伏组件输出功率下降。有些裂纹非常明显，用肉眼就可以看到，这些裂纹可能在组件生产时由于机械或者化学应力产生，开始只是很小的裂纹，过了几年后，这些裂纹逐渐变大，甚至用肉眼便可观察到。
电致发光（Electroluminescence，EL）是检测太阳电池裂纹的有效方法。
图2 太阳电池裂纹及电致发光检测
3、蜗牛蚊（闪电纹）
蜗牛纹是近年来才发现的现象，主要表现在组件上表面的银栅线变色，关于蜗牛纹我们的了解还比较少，经过我们的研究发现，蜗牛纹不会发生在一直放在室内的组件上，只发生在户外放了3-5个月的组件上，这些纹路会慢慢变粗，当变粗到一定宽度时就几乎不会再变粗了。
有些蜗牛纹是隐裂造成的，会造成输出功率下降，有些则不是且不存在输出功率下降情况。对于蜗牛纹现象还有待进一步的研究。
4、光伏组件表面污秽
有些组件由于边缘的边框容易积灰造成了组件的遮挡，当灰积到一定程序时，组件的功率会明显下降。
图4 光伏组件表面污秽
5、栅线氧化或腐蚀
栅线氧化或腐蚀会严重影响光伏组件输出功率，甚至导致组件失效。
造成这种现象的原因是封装材料在恶劣的环境中发生化学变化，使材料之间的粘合力降低造成分层，从而使氧气侵入，与太阳电池片栅线发生化学反应。
6、热斑
当同一组串中的某片太阳电池输出电流明显小于其他太阳电池输出电流时，这片太阳电池会成为负载被其他太阳电池片反向充电而发热，严重时将损坏太阳电池和封装材料。造成太阳电池输出电流明显减小的原因主要有遮挡、太阳电池局部短路和太阳电池局部杂质过高等原因。
通过红外热成像（Infrared Thermography）可以检测光伏组件是否存在热斑现象。
图6 热斑现象及红外热像
7、封装材料失效
目前常用的光伏组件封装材料主要有钢化玻璃、EVA与背板材料等，而封装材料失效是一种非常常见的现象：EVA在阳光照射和一定环境温度下，会出现交联度下降，从而使电池片与EVA之间和EVA与玻璃之间出现分层；背板材料也存在分层、剥离甚至开裂的风险。
图7 封装材料失效
8、机械损伤
光伏组件由于外力的作用，可能出现组件表面玻璃破碎，这种情况一般是台风或者施工时不注意造成的，还有一些是恶意破坏造成的。
图8 机械损伤
9、旁路二极管故障
晶体硅光伏组件里都装有旁路二极管，由于其质量原因或是散热不当问题态，这些旁路二极管可能发生击穿短路或断路等故障现象，问题严重的还可能使整个接线盒烧毁。
旁路二极管击穿短路时会造成多片太阳电池片短路，用万用表测量组件开路电压或测量组件I-V曲线可以检测出组件电压异常。
图9 旁路二极管故障引起组件烧毁
以上这些现象经常会出现在运行了较长时间的电站上，总的来说占的比例并不大，而且大部分现象对光伏组件的输出功率影响小，有些甚至没有任何影响。在研究中我们发现，要避免光伏组件的出现问题，除了要选用质量较好的组件，更重要的是要加强光伏电站的运行维护，建议以半年为周期进行光伏电站检测，如有特殊天气（如台风、冰雹或者暴雨）出现后，要有针对性地进行不定期检测，以确保光伏电站正常运行。
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1、光伏组件受光面变色
光伏组件受光面变色的现象一般出现在运行了几年后的光伏发电站中，它会发生在晶体硅组件和非晶硅薄膜组件。
组件受光面变色最常见的是封装材料变色，它使得达到太阳电池片表面的太阳辐照强度减少，造成组件输出功率稍有下降。造成变色的原因主要有封装材料质量问题和环境因素（高温和高湿）。
2、裂纹
太阳电池出现裂纹会导致光伏组件输出功率下降。有些裂纹非常明显，用肉眼就可以看到，这些裂纹可能在组件生产时由于机械或者化学应力产生，开始只是很小的裂纹，过了几年后，这些裂纹逐渐变大，甚至用肉眼便可观察到。
电致发光（Electroluminescence，EL）是检测太阳电池裂纹的有效方法。
图2 太阳电池裂纹及电致发光检测
3、蜗牛蚊（闪电纹）
蜗牛纹是近年来才发现的现象，主要表现在组件上表面的银栅线变色，关于蜗牛纹我们的了解还比较少，经过我们的研究发现，蜗牛纹不会发生在一直放在室内的组件上，只发生在户外放了3-5个月的组件上，这些纹路会慢慢变粗，当变粗到一定宽度时就几乎不会再变粗了。
有些蜗牛纹是隐裂造成的，会造成输出功率下降，有些则不是且不存在输出功率下降情况。对于蜗牛纹现象还有待进一步的研究。
4、光伏组件表面污秽
有些组件由于边缘的边框容易积灰造成了组件的遮挡，当灰积到一定程序时，组件的功率会明显下降。
图4 光伏组件表面污秽
5、栅线氧化或腐蚀
栅线氧化或腐蚀会严重影响光伏组件输出功率，甚至导致组件失效。
造成这种现象的原因是封装材料在恶劣的环境中发生化学变化，使材料之间的粘合力降低造成分层，从而使氧气侵入，与太阳电池片栅线发生化学反应。
6、热斑
当同一组串中的某片太阳电池输出电流明显小于其他太阳电池输出电流时，这片太阳电池会成为负载被其他太阳电池片反向充电而发热，严重时将损坏太阳电池和封装材料。造成太阳电池输出电流明显减小的原因主要有遮挡、太阳电池局部短路和太阳电池局部杂质过高等原因。
通过红外热成像（Infrared Thermography）可以检测光伏组件是否存在热斑现象。
图6 热斑现象及红外热像
7、封装材料失效
目前常用的光伏组件封装材料主要有钢化玻璃、EVA与背板材料等，而封装材料失效是一种非常常见的现象：EVA在阳光照射和一定环境温度下，会出现交联度下降，从而使电池片与EVA之间和EVA与玻璃之间出现分层；背板材料也存在分层、剥离甚至开裂的风险。
图7 封装材料失效
8、机械损伤
光伏组件由于外力的作用，可能出现组件表面玻璃破碎，这种情况一般是台风或者施工时不注意造成的，还有一些是恶意破坏造成的。
图8 机械损伤
9、旁路二极管故障
晶体硅光伏组件里都装有旁路二极管，由于其质量原因或是散热不当问题态，这些旁路二极管可能发生击穿短路或断路等故障现象，问题严重的还可能使整个接线盒烧毁。
旁路二极管击穿短路时会造成多片太阳电池片短路，用万用表测量组件开路电压或测量组件I-V曲线可以检测出组件电压异常。
图9 旁路二极管故障引起组件烧毁
以上这些现象经常会出现在运行了较长时间的电站上，总的来说占的比例并不大，而且大部分现象对光伏组件的输出功率影响小，有些甚至没有任何影响。在研究中我们发现，要避免光伏组件的出现问题，除了要选用质量较好的组件，更重要的是要加强光伏电站的运行维护，建议以半年为周期进行光伏电站检测，如有特殊天气（如台风、冰雹或者暴雨）出现后，要有针对性地进行不定期检测，以确保光伏电站正常运行。
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| ■作者简介： |
| 罗宇飞 | |
| 太阳光伏发电系统应用专业硕士，于2011毕业于中山大学，指导 老师是沈辉教授；毕业后分别在顺德太阳能研究院和招商新能源公司担任技术经理，主要从事光伏电站研究、设计和检测工作，现在盛康光伏公司担任光伏组件销售经理。 |
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