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北极星太阳能光伏网讯:大多数人觉得金属粉尘的环境对光伏组件的影响微乎其微,因为金属粉尘不会和聚合物背板发生反应,也不会透过背板进入组件内部,玻璃主要成分是二氧化硅,相对比较稳定,因此大家往往会忽略金属粉尘对光伏组件的影响。
(来源:微信公众号“摩尔光伏”作者:龚海丹)
然而在实际运行中,很多安装在金属加工厂屋顶的分布式电站在运行一段时间后,业主会发现电站的收益远低于预期,测试组件功率后会发现组件功率大幅度下降,因此业主方投诉组件厂商其光伏组件质量存在问题。而组件厂商在检查其组件的EL后发现这些组件EL完好,组件用的各类材料也是符合出厂质量管控标准。那么是什么原因导致安装在金属加工厂屋顶的组件功率大幅度下降?本文通过实际案例和模拟实验来解释这一现象。
1.实际案例
该钢铁加工厂屋顶电站现场的组件外观表面呈浅黄色。
从表1的电性能衰减来看,钢铁加工厂屋顶的组件功率衰减明显要高于其他厂房屋顶,功率衰减主要来自:
——Isc的下降。Isc的下降可能来自玻璃透光率的变化,或是金属部件的腐蚀引起的电流损坏。
——Voc没有明显的下降,意味着该电站并不存在PID现象。
表1 屋顶电站组件的电性能衰减
分别取钢铁加工厂屋顶组件1片和远离钢铁加工厂屋顶组件1片进行分析。两个屋顶组件擦拭后如图3所示。钢铁加工厂屋顶的组件表面浅黄色无法擦拭,EL图显示电池没有明显腐蚀现象,因此可以排除是由于金属部件的腐蚀导致的Isc下降。而远离钢铁加工厂屋顶的组件表面灰尘擦拭后,外观无明显的不良,EL除由于多次拆装导致的隐裂外,无明显不良。
表2是两个不同屋顶组件的玻璃扫描电镜(SEM)图。结果显示,在钢铁加工厂屋顶的组件,其玻璃的表面形貌发生明显的变化,镀膜玻璃的表面严重破坏。横截面的SEM显示,膜层中的孔隙已经完全破坏,腐蚀严重。而远离钢铁加工厂屋顶的组件,其玻璃的表面形貌轻微发生变化,横截面的SEM显示镀膜的膜层孔隙减少,这是玻璃中的Na、Ca离子在户外湿度情况下向表面迁移导致的镀膜层孔隙被堵,这是镀膜玻璃正常的变化。
元素分析(EDS)显示钢铁加工厂屋顶的组件表面有Fe元素,而远离钢铁加工厂屋顶的组件表面除了Cl和S元素可能是户外环境中沉积到玻璃表面的,其余成分与玻璃的初始成分一致,并未检测到Fe元素(图4所示)。
由此可见,钢铁加工厂屋顶组件功率大幅度的衰减与Fe元素有极大的关系,而钢铁加工时空气中会存在大量的铁粉,因此我们推断是空气中的铁粉沉积在组件表面,导致镀膜层破坏,进而影响功率。为了证实这一推断,我们做了一系列模拟实验。
2.模拟实验
2.1实验方案
选取6片同BOM,同期生产的组件,进行表3的模拟测试。