光伏电站晶硅组件如何检测与分析？

图10为焊接不良问题导致的热斑灼伤，背板烧穿，原因源于组件工艺问题。那么在焊接时，就要在工艺上严格控制起焊点，避免起焊点V型隐裂。在串焊接时，也同样要控制起焊点，避免重压及温度过高产生V型隐裂。图12可能为组件生产时混入一串低效电池片导致。图14为二极管发热，可能为二极管的质量问题或者连接松动。

图9 多个热斑随机分布图

图10 焊接问题导致的热斑灼伤痕迹

图11 裂片造成热斑效应图

图12 低效电池片的混用

图13 虚焊问题引起的热斑图

图14 接线盒发热

三、PID组件快速检测

PID(Potential Induced Degradation电势诱导衰减)是在高温高湿环境中，因晶硅组件负极和边框玻璃之间存在较高的负电压而产生的电性能衰减现象，如果电站中发生了PID，一般各个组串都有可能发生，其衰减程度也不尽相同，但随着时间的推移，轻微PID组件的衰减程度会逐渐增加，同时PID组件由于内部电池片的失配严重，因此将存在较大的热斑隐患，对于PID衰减严重的组件可通过测试开路电压进行检验，而轻微PID的组件还需要在低辐照下检测，本部分列举了在电站现场快速检验PID组件的方法，以供业内人士参考。

3.1 测试方法

（1）便携式I-V测试法

晶硅组件发生PID后，其I-V曲线形状会出现异常，电性能参数表现为Rsh、填充因子和开路电压Voc的降低。PID越严重，其曲线移动的趋势就如图15箭头所示。而对于轻微PID组件，其IV曲线的异常特征不太明显，还需结合下面的方法(开路电压法、EL)进行综合分析。

图15 单片电池片PID衰减后的I-V曲线

（2）开路电压（Voc）测试法

由于PID组件电性能参数有一个明显特征，即并联电阻值会下降很多，甚至低到个位数，正常组件的Rsh值一般在几百兆欧以上。并联电阻值的大小对组件的弱光效应有较大的影响，如果Rsh值较低，在辐照度较高时，开路电压值和正常组件差异会较小，所以难以辨别，而在低辐照度下，Rsh值较低的组件，开路电压值会随着辐照的降低而出现大幅下降。因此开路电压法测试需要选择低辐照时间，便于和正常组件进行明显区分。特别对于PID衰减不明显的组件(功率衰减≤10%)，通过I-V测试难以判断的情况下，可以用该法进行判断。

（3）便携式EL测试法

需要使用便携式EL设备，PID组件在EL下的明显特征为边框四周电池片发黑(因电池PN结失效)。如下图16所示，PID越严重，那么发黑的区域会增多，一般从边框四周开始，逐渐蔓延到组件中间区域。

图16 左：功率衰减27% 中：功率衰减42% 右：功率衰减52%

3.2 组串排查方法

(1)在低辐照情况下(建议辐照度低于400W/m2)，通过监控数据或现场测试，对每个汇流箱侧的每一路的组串开路电压进行测试，查找低电压组串。

(2)对于低电压组串，一般PID容易发生在组串的负极侧，如20片一串的，要重点测试负极侧第一片到第十片，并一直测试到出现正常组件为止。

(3)根据I-V测试曲线或者开路电压测试法判断。

3.3 需要注意的地方

若存在非PID引起的低电压组件，可能为其他原因造成，如旁路二极管失效、电池片失效等，对于此类低电压组件可利用PID组件的弱光效应进行测试排除。另外由于PID组件也会存在热斑现象，使用红外相机拍照虽然也是一种方法，但是很难和非PID造成的热斑组件进行区分。

四、总结

鉴于目前国内电站质量参差不齐，电站运行一段时间后，业主也无法知晓实际的装机容量以及衰减情况，因此为掌握电站组件的实际总功率，一般以汇流箱为一个单元逐个检测，由于各个组串到汇流箱的距离不同，除光强和温度修正外，还需要考虑方阵的匹配损失、线缆损耗、灰尘遮挡损耗、仪器测试误差等因素并进行补偿，才能得到较为准确的电站组件总功率，和组件标称峰值功率相比较，即可计算实际的衰减率。同时文中介绍了常用I-V测试仪的原理和特点，并介绍辐照采集、温度采集、修正方法相关内容。

辐照采集目前主要是热电型总辐射表和硅基光电二极管型光电表(包括使用标准电池片作为传感器的光电表)，由于接受太阳辐射光谱响应范围的不同，在实际应用中应注意区别，前者因其高精度、响应时间长、光谱范围0.28-3μm、环境温度敏感性低、ISO标准校准等优点，主要用于水平面和方阵斜面太阳总辐射量(包括了直接辐射量、散射辐射量)的采集，可用于电站PR或Performance index(PI)计算，后者由于和电池板在光谱响应上有较高的匹配度，可用于光伏组件或方阵的实时功率测试，有条件的电站可同时安装这两块表，可进行辐照对比，如在每天的不同时段上午、中午和下午进行对比，在不同天气下(晴天、阴天、多云)和不同季节进行对比，这样的工作国外相关研究人员都曾做过详细的数据分析。

总体来说，电池片型光电表存在一些问题，诸如电池片的衰减特性、易受环境污染、易受环境温度影响、余弦误差和方向误差偏高、校准难度大及测量精度和电池片封装玻璃的透射率都有关系等，在测试时，由于不同类型组件和电池片光谱响应也不同，测试会存在误差。在校准的时候，特别是光电表的温度修正、余弦误差和方位误差的测量和控制需要注意，所以综合考虑，目前使用最广泛的还是热电表，对于户外测试准确度要求不高的可使用热电表来采集辐照数据。

热斑问题在电站中非常普遍，可使用热成像仪进行逐个检查，究其原因主要分为组件自身和环境因素两大类，由于热斑问题将导致组串失配，严重的组件非常有必要进行更换，以保障电站运行的可靠性。

PID组件在高温高湿环境中容易发生，本文基于实际经验提供了较全面的排查方法，也供大家参考，文中尚存在不足之处，有些内容未能深入阐述，还有待于进一步研究。