EL检测仪的使用方法及组件隐裂图像评估

EL检测仪的使用方法及组件隐裂图像评估EL检测仪的使用方法及组件隐裂图像评估•EL测试仪的原理•EL测试仪的结构及使用方法•EL测试仪的功能及应用场合•常见缺陷问题介绍,原因和危害•实例展示原理描述:EL测试仪是通过对电池片通入1-40mA的正向电流，利用光生伏打效应的逆过程，给太阳电池通电使其发光即电致发光，利用成像系统将信号发送到计算机软件，经过处理后将太阳电池的EL图像显示在屏幕上。太阳电池电致发光亮度正比于电子扩散长度，正比于电流密度。通过EL图像的分析可以有效地发现光伏组件是否存在隐裂和破片等现象。一、EL测试仪的原理EL测试仪的原理基本原理：通过太阳能电池的电致放光原理。Eletroluminescence电致发光的基本结构示意图如下图所示：4EL测试仪在测试的时候，采用的是单相继镜面反射式拍摄模式，所以拍摄的EL图跟实物是镜像对应关系。EL测试仪的原理接线盒位置接线盒位置组件实物图组件EL图下图为组件实物图和EL图的对比，由于EL测试仪采用是的镜像成图，所以拍摄出来的组件EL图和组件实物图是轴对称关系，如下图中红色箭头的两端分别指的组件电池片实物和EL图中的位置。EL测试仪的原理目前公司使用的是莱科斯—LX-Z220便携式EL检测仪，整套测试仪由四大部分组成，分别为成像系统、电源系统、支架系统和暗室系统。（1）成像系统：（2）电源系统：IPAD通过外置WiFi模块连接相机拍照取样电源模块有两种，一种是测试单块组件的，一种是测试单个组串的，每串组件最多25块。二、EL测试仪的结构及使用方法（3）支架系统：（4）暗室系统：支架用于固定相机，便于拍照取样，全影仪可投射出十字光标，便于相机定位。构造暗室，便于白天测试EL测试仪的结构及使用方法EL测试仪的结构及使用方法（1）测试支架连接及全影仪的使用●将相机底部与全景仪固定板连接块连接。●将全景仪与全景仪电源模块进行连接。●打开全景仪电源模块开关，屏幕上可显示当前电量和测量距离信息。EL测试仪的结构及使用方法●在全景仪前端会打出十字激光，十字激光的中心位置既是EL相机拍摄的中心位置；用户可以通过此方式进行EL测试定位。●将成像系统与支架系统进行连接，全景仪电池可以挂在支架下方的挂钩处，支架的3个支脚可以通过环形螺纹进行加长，相机角度可以通过支架上的手动云台进行调整。●将连接好的系统放置在被测组件的前方，相机距离组件距离在1.5-2.0米范围，以能获取组件整体图片为最佳。EL测试仪的结构及使用方法（2）电源系统的连接及使用直流稳压电源●电源选择开关，AC为外部220V交流供电，DC为内部锂电池供电。●输入模式选择，选择AC则为外部供电，DC为内部供电。注：1.当使用外部供电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同时拨到AC档位；当使用内部供电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同时拨到DC档位。注：2.当对电源进行充电时，需要将电源选择开关和输入模式选择同时拨到AC档位。●通过旋转电压调节旋钮/电流调节旋钮来调节电源的输出电压电流；并通过电压显示屏/电流显示屏显示相应输出参数（当没有负载接入时，电压显示屏只显示当前输出电压，电流显示屏显示输出电流为0）●输出选择按钮点击后，电源按照设置参数输出，再次点击将断开输出电压电流，显示屏显示为0V0A.●电压输出正极连接组件正极，电压输出负极连接组件负极。●220V输入端可以通过电源线直接连接市电或连接移动电源。EL测试仪的结构及使用方法●将连接线一端的红色与电源正极连接，蓝色与电源负极连接●将连接线另一端的MC4插头与组件的MC4插头进行连接●将电源选择开关和输入模式选择同时拨到DC档位，启动电源EL测试仪的结构及使用方法（3）最终搭建好的EL测试环境单块组件的测试时间约为10秒，测试的精度越高，所需时间越长虽然最大测量组串数量为25块，但受现场环境所限，每次拍摄一般为6块。室外测试环境室外测试环境三、EL测试仪的功能及应用场合EL测试仪的功能:通过EL测试仪可以清楚的发现太阳能组件电池片上的黑斑,黑心以及组件中的裂片（包括隐裂和显裂）、劣片及焊接缺陷等问题,从而及时发现问题组件。对提高发电效率和稳定生产都有重要的作用，通过检测在前期就可将电站整体质量进行把控，从而避免后期的电站快速衰减，方阵失配，功率不足，以及责任鉴定问题，因而太阳电池电致发光测试仪是运维现场非常重要的设备之一。三、EL测试仪的功能及应用场合EL测试仪的常用场合:1.可在运维现场检查组件是否有隐裂、黑斑等。2.地形较为复杂的光伏电站，建设期间搬运和安装组件的时候，很大几率会产生隐裂，可大面积检查。3.可以协助各类实验的进行，例如检测组件的衰减，先排除隐裂影响。4.若组件遭受自然灾害损坏，例如被大风吹翻等，自己进行的组件EL检测结果也可用于保险理赔，可争取最大理赔额度，减少电站损失。缺陷种类一：黑心片EL照片中黑心片是反映在通电情况下电池片中心一圈呈现黑色区域，该部分没有发出1150nm的红外光，故红外相片中反映出黑心，此类发光现象和硅衬底少数载流子浓度有关。这种电池片中心部位的电阻率偏高。该种类属于低效片的一种。危害：造成热斑引起组件烧毁，组件整体功率下降四、常见缺陷的介绍,原因和危害黑斑片一般是由于硅料受到其他杂质污染所致。通常少数载流子的寿命和污染杂质含量及位错密度有关。黑斑中心区域位错密度107个/cm2，黑斑边缘区域位错密度106个/cm2均为标准要求的1000～10000倍这是相当大的位错密度.危害：组件使用中产生热斑烧毁组件，且导致出厂功率下降。缺陷种类二：黑斑片焊接短路黑片造成原因：一般焊接时收尾处堆锡导致电池片正负极短路。缺陷种类三：黑片来料黑片（全黑/半边黑）造成原因：目前常规硅片为P型片，工艺要求加磷形成PN结。如果硅片错用N型片，依然使用常规加磷工艺就会造成无PN结形成（N型片加硼）。从而导致全黑。半边黑造成原因：背铝场印刷偏移，导致和导电正极栅线无接触错位，局部开路。危害：所有黑片都是不允许出现在组件中，黑片的存在会引起组件正常的使用异常，且功率损失非常大。电池片断栅是在丝网印刷时造成的，由于浆料问题或者网版问题导致印刷不良。轻微的断栅对组件影响不是很大，但是如果断栅严重则会影响到单片电池片的电流从而影响到整个组件的电性能。缺陷种类四：断栅虚印分布式断栅集中式断栅危害：造成断栅处电流收集障碍，影响组件的发电效率。值得注意的是，如果电池片焊接中出现过焊现象，导致主栅线电流收集堵塞也会显现上述情况。（下图）混档是由于转换效率不同的电池片混入同一个组件中，特别明亮的电池片是电流较大的电池片，电流差异越大，亮度的差异就越明显。危害：混档会导致高档次的电池片在组件工作过程中不能彻底发挥其发电能力，从而造成浪费。而低效率的电池片在时间发电中会发热过大，从而产生热斑效应，对组件的寿命和性能产生隐患。缺陷种类五：混档虚焊是因为焊接过程中焊带和电池电极没有形成良好的接触面导致电流收集障碍。虚焊有正极虚焊负极虚焊，正极虚焊成条状如图左，负极虚焊多数成团状面积较小如图右。危害：虚焊部分接触电阻增加，导致发热异常。虚焊组件热斑爆板的概率非常高。缺陷种类六：虚焊、脱焊正极脱焊负极脱焊EL显示中间发黑，四周发亮。经检测属于电池片中间未扩散或者扩散面放反流入下到工序导致。危害：影响组件使用发电效率和寿命。漏电区域容易烧毁组件。缺陷种类七：扩散异常隐裂的产生原因非常多，主要是因为外部压力或者自身应力原因导致电池片硅基出现裂纹。隐裂缺陷一般通过肉眼无法识别，只有经过EL测试设备，隐裂地方会出现黑色纹路。在实际情况中，还有那些类型会造成电池片成像时带有黑色纹路？缺陷种类八：隐裂裂纹可能造成电池片部分毁坏或电流的缺失。在EL测试下，如果表现为以裂纹为边缘的一片区域呈完全的黑色，那么该区域为破片。裂纹会造成其横贯的副栅线断裂，从而影响电流收集降低组件功率。根据此特性，各种裂纹造成的电池失效面积如下：危害：1.造成相应的电池片面积失效，从而降低组件功率输出。2.严重的情况下会引起组件热斑烧毁。3.造成组件表面形成蜗牛纹，非常影响外观。4.隐裂具有一定的延伸性，发生隐裂的位置可能随状态变化。隐裂裂片缺陷种类九：裂片裂片是由隐裂恶化发展而来的一种现象，裂片的同时一定会带来电池面积的黑色阴影失效。如何有效的区分隐裂和裂片？（强光照射）下图是我们采用废弃组件做的实验，是组件受外力撞击而产生裂纹进而演变成碎片的过程示意图。初时图缺陷种类十：刻蚀不良危害：造成效率低下五、实例展示去年我们从麻城金伏86个区共444070块组件内抽查了208块组件做了IV和EL测试实验，其中IV实验是单独送往实验室进行测试，测试完毕后再单块进行EL测试，通过测试结果可以看到，黑斑，裂片等缺陷会对组件的电性能造成不良影响，导致IV曲线的异常，功率衰减较大的基本都存在隐裂、破片等现象。但是隐裂并不是影响组件衰减的决定性因素，抽查的208块组件中，共有75块组件存在破片或隐裂，占比36%，而这75块组件中，隐裂和破片的组件衰减集中在2%--4%之间，如下所示：标称功率衰减1.13%的组件EL图像实例展示标称功率衰减2.24%的组件EL图像实例展示标称功率衰减3.52%的组件EL图像实例展示标称功率衰减3.73%的组件EL图像实例展示标称功率衰减4.02%的组件EL图像实例展示标称功率衰减5.36%的组件EL图像实例展示