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热循环

为什么热循环测试很重要

在现场运行一年后,Kiwa集团的同僚,PI Berlin在西班牙的团队被签约,对西班牙一个12兆瓦的现场进行例行检查。 在这次检查中,PI柏林小组通过热成像发现接线盒有明显的温度梯度。 进一步的调查确定,90%的模块都有接线盒存在这个问题。 这些图片中显示的最热的部分是在接线盒内的电缆终端点。

网站所有者在8个月内花费了45000多欧元来调查这个问题,检查了网站的每一个模块,并进行了根本原因分析。 该分析包括PI Berlin在一个受影响的模块样本上拆下接线盒平底锅,发现了电缆终端的压接问题。 旁路二极管放置在接线盒中,阻止了对电缆的有力压接,导致电气连接被削弱。 这个问题会导致更高的电阻,从而降低性能,在最坏的情况下会导致热点、电弧故障和火灾。

我们联系了模块制造商,但不认为这是一个有效的保修更换案例。 网站所有者将继续每年评估组件的性能和电气绝缘,并在未来尝试对任何出现灾难性故障的组件进行保修索赔。

这类问题在IEC 61215的TC200热循环测试中可能会被遗漏,但之前在PVEL的PQP中的扩展TC600热循环测试中已经被发现。

热图像显示接线盒电缆终端的热点。

前面的封装剂
背部封装剂
细胞,细胞互连,通量
连接器,旁路二极管

评估的材料

这些材料很容易因热应力而失效和/或对焊接可靠性至关重要:

  • 细胞
  • 封装剂
  • 小区互连
  • 通量
  • 连接器
  • 旁路二极管
  • 模块尺寸
探索PVEL的测试方法
要点
滚动浏览关键要点。

84% 的测试 BOM 降级 < 2%。

TC 结果继续令人印象深刻,在 2023 年记分卡测试人群中,在 TC600 之后中值下降 1.0%;但是,与 2022 年记分卡中报告的 0.7% 中位数相比,退化程度有所增加。

玻璃//玻璃的退化中值为 0.5%,而玻璃//背板的退化中值为 1.8%。

此外,在制造商使用相同电池测试玻璃//玻璃和玻璃//背板 BOM 的所有三种情况下,玻璃//玻璃 BOM 的退化程度不到玻璃//背板 BOM 的三分之一。

PERC 和 TOPCon 同样可靠。存在 HJT 焊接挑战。

对 TOPCon 的改变通常伴随着对 16BB 电池的转换,这可能会出现焊接困难,但 TOPCon TC600 与 PERC 一起产生了良好的结果。同时,异质结模块所需的低温焊接对一些人来说仍然是一个挑战。

几乎 12% 的 BOM 在 TC 测试期间经历了一次或多次失败。

六家制造商在 TC 测试期间至少经历了一次故障,包括一些灾难性的接线盒问题,例如二极管故障、连接器熔化、电线裸露以及由于接线盒中的焊料开路而导致无输出。

测试程序

模块在一个环境室中经受极端的温度波动。 它们首先被带到-40℃的温度,之后温度上升到+85℃。 在温度升高的同时,组件受到最大功率电流的影响,提供了额外的现场相关的压力。 这个循环总共重复了600次。 每200个周期进行一次特性分析。

IEC 61215测试要求200次热循环,这并不代表光伏组件在大多数环境下的预期运行寿命:就焊料疲劳而言,25次热循环仅相当于在印度钦奈运行一年,但在南达科他州的苏福尔斯却可以运行50年*。

*Bosco, N.S.、Silverman, T.、Kurtz, S.,“光伏模块焊料的气候特定热机械疲劳”,微电子可靠性,2016 年 3 月,DOI:10.1016/j.Microrel.2016.03.024

热循环BOM的功率衰减

thermal cycling degradation

>10%退化的离群值没有显示。 在某些情况下,这些造成了平均值的大幅下降。

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表演者

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TC测试结果聚焦

一些在IEC 61215标准规定的200个热循环测试时间内表现良好的模块,在PQP延长热循环期间出现了灾难性的缺陷。 在这个例子中,该模块通过TC200和TC400表现良好。 然而,在TC600之后,该模块没有功率输出,并且有一个黑色的EL图像。 PVEL对故障进行了调查,发现其中一个模块的接线盒内有一个开路。 如果这被安装在现场,就会导致整个字符串没有输出。

TC200

该模块在TC200之后表现特别好,没有出现功率下降的情况。

TC400

在TC400之后,模块仍然只有0.2%的功率下降。

TC600

在TC600之后,由于开路,该模块没有输出。

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