光伏组件产品失效分析 及金太阳示范工程

1. 光伏组件产品失效分析 及金太阳示范工程 王顺权 博士 国家太阳能光伏产品质量监督检验中心 China Photovoltaic Products Test Center Oct.23,2010

2. 内容概要 1）国家光伏质检中心简介； 2）江苏光伏组件产品质量抽查总结； 3）组件认证过程的典型失效情况； 4）金太阳示范工程的基本要求； 5）总结

3. 国家光伏质检中心简介

4. 国家太阳能光伏产品质量监督检验中心（简称：国家光伏质检中心，CPVT）是经过国家质检总局批准成立的第三方光伏产品综合质检机构，是国家法定的检验机构，也是现阶段唯一的国家光伏产品质检中心。中心主要开展太阳能光伏产品(含光伏组件、光伏系统与电站，原辅材料、接线盒、控制器、逆变器、储能电池、应用产品等)的检测与认证、光伏产品标准的制定与研究、国际国内技术交流及相关信息发布等工作。

5. 国家光伏质检中心有三个大方面的工作： 1）各种光伏产品的质量监督检验工作（为各级政府职能部门抽查任务）； 2）各种光伏产品的国际国内认证测试，委托测试等服务工作（发挥检测中心的技术优势，直接服务社会及各光伏企业）； 3）作为光标委标准推进组小组长单位，肩负各级光伏标准的制定工作。

6. 中心概况 中心资质 计量认证标志（基础） CNAS实验室认可（GB/T27025)（基础） 多边互认协议（和CNAS一起） *质量监督检验机构认证符号 *是国家授予的权威性标志，能代表国家相应政府职能部门对产品质量进行监督抽查，是国家法定检测实验室的标志。 国家太阳能光伏产品质量监督检验中心

7. 检测范围概览 技术能力 • 光伏系统 • 光伏应用产品 • 光伏组件 • 储能电池 • 逆变器 • 控制器 • 光伏原辅材料 目前中心已取得以上产品检测的CNAS实验室认可。能按照IEC、UL及国家相关标准开展检验。

8. 主要认可光伏检测标准 技术能力 • IEC 61215 • IEC 61646 • IEC 61730 • IEC 61701 • UL 1703 • IEC 62124 • IEC 60896-22 • IEC 60095-1,2 • …

9. 江苏省光伏组件产品质量抽查总结

10. 一．检验项目及要求 具体检验项目：

11. 抽检检验细则要求： • 在“标准测试条件下的性能”检测项目中，组件在标准测试条件下的最大功率值按照企业在标签、铭牌、说明书或包装等明示的标称偏差进行考核； • 在任何一个项目的检测过程中，样品出现异常情况导致检测无法继续进行的，可以不再进行其他的检测项目，直接判定为不合格； • 本次抽检对产品标识质量不作判定； • 组件效率和组件实际效率仅提供实测数据，不作判定，且不对检验结论产生影响。

12. 其它项目测试结果分析 • 引线端强度测试中，抽到的标准规格的样品基本采用4 mm2的多股线，这种电缆的导电能力、机械强度以及抗扭折能力都有比较大的冗余度，因此都顺利地通过测试要求。而不少非标准规格组件采用的接线型号各异，但也基本满足该项试验要求。 • 机械载荷试验要求组件有比较强的机械抗压性能，尤其是面积较大的组件。经过这项试验的组件的功率有不同程度的变化，本次抽查中尚未发现超过5%的功率下降。

13. 冰雹试验中未发现样品的性能有显著下降。 在电性能测试曲线中，我们发现有一部分企业样品中存在肉眼看不到的隐裂。尽管本次监督抽查没有把隐裂作为检验的项目，但由于带隐裂样品通常效率较低，且在实际环境中在交变应力下容易失效。同时，本次抽查，未对组件的环境老化试验如温度循环、湿热、湿冻、紫外老化等进行考核，而产品在经受这些应力试验后失效的机率将会大大增加，建议今后就这些方面开展专项监督。

14. 四. 总结 总的来说，江苏省的光伏企业经过几年的发展，光伏组件行业的整体质量保持在一个比较高的水平之上。随着国家在光伏等新能源产业上支持力度的加大，国内光伏市场的慢慢启动，江苏省作为国家的光伏大省，其太阳能电池组件厂应该更好地加强质量控制意识，加强质量管理，严把原材料的进厂关，改进制造工艺，确保光伏组件在保持原有质量水平的基础上，组件产品的质量层次能够更上一个台阶。特别是在组件标称最大功率的标识上，应该加强其标准组件的更新工作，并加强自我监督。

15. 组件认证测试过程的典型失效情况

16. 国际认证合作 社会服务工作 2009年4月，与通标标准技术服务有限公司（SGS）建立战略合作伙伴关系，为国内光伏产品生产企业提供全套的认证检测技术支持服务。并在国内光伏认证领域首推了一测多证认证服务，大大降低了国内光伏企业的认证检测成本。

17. 认证测试通过条件 社会服务—认证测试通过条件 测试样品的测试结果需要满足如下条件后，组件才能被判合格： a) The STC power measured in 10.2 shall meet the manufacturer’s power rating range after preconditioning； b) the degradation of maximum output power does not exceed the prescribed limit after each test nor 8 % after each test sequence; c) no sample has exhibited any open circuit during the tests; d) there is no visual evidence of a major defect; e) the insulation test requirements are met after the tests; f) the wet leakage current test requirements are met at the beginning and the end of each sequence and after the damp heat test; g) specific requirements of the individual tests are met. * 一片组件失效，可以重新送样进行失效序列的重测；两片组件失效，则型式评价失败，全部试验需重新进行。

18. 组件认证测试失败率统计 社会服务—组件质量分析 No. Test item 测试项目失败率 1 10.13 Damp-heat 湿-热试验 42% 2 10.9 Hotspot 热斑耐久试验 19% 3 10.11 TC200 200热循环试验 18% 4 10.1-7 Initial measurements 初始测量 11% 5 10.12 Humidity freeze 湿-冻试验 4% 6 10.18 Bypass diode 二极管试验 4% 7 10.11 TC50 50热循环试验 2% 8 10.16 Mechanical load 机械载荷试验 0 9 10.8 Outdoor 曝晒试验 0 10 10.10 UV 紫外线预处理 0 * 我中心已经为某光伏企业的组件及其材料进行了3000hrs湿热测试，并出具了权威检测报告。

19. IEC标准和UL标准认证测试中的主要失效原因 社会服务—组件质量分析 • 湿热试验：封装工艺不到位，接插件耐候性不强，密封水质量不过关或密封不好； • TC200：电池片焊接工艺，封装工艺存在问题，质控不到位； • 热斑试验：电池片一致性较差，焊接不过关，二极管安装存在问题；电池不匹配或裂纹，内部链接失效，局部被遮光或弄脏均会引起这种缺陷。 • 旁路二极管：选型不匹配，质量不过关； • 湿漏电试验：封装工艺存在问题，接插件或接线盒安装质量太差后直接渗漏。 • ……

20. 社会服务工作 关于IEC重测导则 在根据IEC61215和IEC61730进行测试认证的过程中，牵涉到新材料，工艺的报备，同系列不同型号产品之间的材料差异等，则需要检测实验室重测以取得或保持产品认证。IECEE基于IEC61215和IEC61730的重测导则就为不同的材料或工艺变更提供了CB实验室重测的指导性意见。 《导则》同时也成为各认证机构进行组件认证单元划分，具体测试方案制定的基础性文件。 《导则》所指出的变更主要包括如下几个方面：电池技术，封装系统，上盖板，组件尺寸，底层材料，框架和/或安装结构，接线盒/电气引线端，电池连接材料或技术，相似封装中电路，10%功率偏差，有框组件到无框组件等的变化。

21. 社会服务—关于新版标准 新版IEC61215和IEC61215：2005的主要区别 增加了对功率的判定； 增加了重测导则； 热斑试验将会有大的变化； 部分项目保持和IEC61646:2008一致： 湿冻试验温度变化阶段的湿度不再做要求； 湿漏电试验所用溶液的表面张力不再做要求； 紫外预处理试验波长和辐照量要求作了一定变化； （* Refer to CTL decision sheet from IECEE Website,参考IECEE网站CTL决议单）

22. 金太阳示范工程的基本要求

23. 金太阳示范工程基本要求 系统集成要求 网光伏发电项目符合《光伏电站接入电网技术规定（试行）》的要求。 并网光伏发电项目须配置现地数据采集系统，能够采集项目的各类运行数据，并按规定的协议通过GPRS/CDMA无线通道、电话线路或Internet公众网上传。 系统整体质保期不低于2年。 支持在光伏系统中采用新产品和新技术。

24. 金太阳示范工程基本要求 关键设备要求——组件 晶体硅组件最高限价14元/峰瓦，非晶硅薄膜组件最高限价9元/峰瓦。 单晶硅组件效率不低于15%，多晶硅组件效率不低于14%，非晶硅薄膜组件效率不低于6%。 组件使用寿命不低于25年。 晶体硅组件衰减率2年内不高于2%、10年内不高于10%、25年内不高于20%；非晶硅薄膜组件衰减率2年内不高于4%、10年内不高于10%、25年内不高于20%。 晶体硅和非晶硅薄膜组件须分别按照GB/T9535（或IEC61215）和GB/T18911（或IEC61646）标准要求，通过国家批准认证机构的认证。 组件整体质保期不低于5年，功率衰减质保期不低于25年。 采用化合物薄膜、聚光等新型太阳电池技术须有成功案例。

25. 金太阳示范工程基本要求 关键设备要求——并网逆变器 单相逆变器最高限价5元/瓦；三相逆变器最高限价3元/瓦。 最大逆变效率不低于94%。 平均无故障时间不低于5年，使用寿命不低于20年。 须按照CNCA/CTS0004:2009认证技术规范要求，通过国家批准认证机构的认证。 单相逆变器质保期不低于5年；三相逆变器质保期不低于2年。

26. 金太阳示范工程基本要求 关键设备要求——独立逆变器 最高限价为3元/瓦。 直流电压等级不低于48V。 功率不低于5kW。 正弦波输出，波形失真度不低于5%。 逆变效率不低于85%。 整机质保期不低于2年。 平均无故障时间不低于3年，使用寿命不低于12年。 按照GB/T19064标准要求，通过国家批准认证机构的认证。

27. 金太阳示范工程基本要求 关键设备要求——独立控制器 最高限价为2元/瓦。 直流电压等级不低于48V。 功率不低于5kW。 平均无故障时间不低于3年，使用寿命不低于12年。 按照GB/T19064标准要求，通过国家批准认证机构的认证。 整机质保期不低于2年。

28. 金太阳示范工程基本要求 关键设备要求——控制逆变一体机 最高限价为4元/瓦（以逆变部分容量确定）。 直流电压等级为24V。 逆变效率不低于80%。 平均无故障时间不低于3年，使用寿命不低于12年。 按照GB/T19064标准要求，通过国家批准认证机构的认证。 整机质保期不低于2年。

29. 金太阳示范工程基本要求 关键设备要求——用于独立光伏系统的铅酸蓄电池 最高限价为1.3元/瓦时。 直流电压等级为2V、12V。 正常使用期限不低于5年。 产品性能符合太阳能光伏发电系统的使用特点，通过国家批准认证机构的认证。 质保期不低于2年。

30. 总结 国家太阳能光伏产品质量监督检验中心希望在包括光伏产品认证，测试，标准制定等在内的各个领域与各光伏企业开展良好的合作！

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