如何防止太阳能电池板“蜗牛纹”产生？

太阳能电池板在制造、运输、设置时以及因老化，会发生各种各样的故障。笔者将就检测这些故障的方法，介绍Chemitox(东京都大田区)在评测服务中的事例和积累的知识。

避免产生蜗牛纹的候选对策主要有三个(图1)：第一，避免结晶硅系电池单元(发电元件)产生裂纹。第二，避免水分透过背板。第三，抑制封装材料内的化学反应。

图1：防止蜗牛纹的主要对策。基于封装材料的对策比较现实(出处：Chemitox)

第一个对策避免电池单元产生裂纹在现实中很难实现。因为太阳能电池板在制造和运转的所有阶段，如制造工序、向客户运输时、在发电站和住宅中设置时、设置后运转时等都有可能产生裂纹。

第二个对策避免水分透过背板目前也不现实。众所周知，有背面也用玻璃封装来取代背板，或者采用追加了防止水分透过的阻挡层的树脂背板的方法。

但目前来说会这造成成本增加。另外，万一仍然有水分渗透进去，玻璃和背板会将水分封闭在电池板内，可能会促进蜗牛纹的生成。

第三个对策抑制封装材料内的化学反应，现在是主流对策。

即使电池单元内产生裂纹，水分经由树脂背板和封装材料渗入裂纹，只要能不让水分与形成电池单元指状电极(细电极)的银发生反应生成的银离子在封装材料内扩散，或者避免银离子与封装材料所含的添加物发生化学反应，就不会生成氧化银和硫化银，因而能够抑制蜗牛纹的形成。

对主要的封装材料EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)，已经开始在采取这种对策。

不过，由于会造成成本上升，实施了蜗牛纹对策的EVA之前很多未获采用。但最近，由于设置后的太阳能电池板很多发生了蜗牛纹现象，实施了蜗牛纹对策的EVA才得到了重视。

为了抑制蜗牛纹，材料厂商开发新的材料和产品时，需要再现蜗牛纹的产生状况，以在这种状态下评估材料和产品(图2)。

图2：再现容易产生蜗牛纹的状况。利用机械负载、高温高湿和光照等试验装置(出处：Chemitox)

例如，试制新的封装材料和背板时，除了要验证的零部件以外，还要制作利用现有产品构成的太阳能电池板，在电池板上再现蜗牛纹产生的条件。对材料厂商来说，无论是制作这种验证用电池板，还是再现引发蜗牛纹的条件都比较困难。

要再现蜗牛纹产生的条件，需要对电池单元施加机械负载，使之产生裂纹，然后置于高温高湿环境下，便于水分从背板渗透进去。之后，照射模拟阳光的波长频带的光，创造便于银离子在封装材料内发生化学反应的环境。

Chemitox提供制作这种验证用太阳能电池板和再现蜗牛纹产生条件的服务，推动了开发。例如，封装材料厂商只需带来想验证的封装材料，从电池板的制作到评测就就能全部完成。