《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》是通威太陽能（合肥）有限公司於2015年3月4日申請的發明專利，該專利申請號為2015100961126，公布號為CN104701207A，專利公布日為2015年6月10日，發明人是高慧慧、張忠文、李淳慧、雲平。
《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》與2015年3月之前的技術相比解決了尚無針對蝸牛紋現象預測方法的缺陷。該發明包括以下步驟：組件層壓；製造隱裂紋；層壓件密封；層壓件測試；蝸牛紋觀察。該發明給出了一種針對蝸牛紋的預先測試方法，本方法可在大批量組件製作前就能預知相同工藝條件下組件會不會出現蝸牛紋，進而達到預防蝸牛紋的目的，避免了不合格組件的生產。
2019年5月16日，《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法
- 公布號：CN104701207A
- 公布日：2015年6月10日
- 申請號：2015100961126
- 申請日：2015年3月4日
- 申請人：通威太陽能（合肥）有限公司
- 地址：安徽省合肥市高新區長寧大道888號
- 發明人：高慧慧、張忠文、李淳慧、雲平
- 代理機構：合肥天明專利事務所
- 代理人：張祥騫; 奚華保
- Int.Cl.：H01L21/66(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
由於太陽能行業在中國的發展時間較短，大量的使用性能沒有經過充分的驗證，導致2015年3月之前使用中的組件大批量失效。蝸牛紋是指一種化學反應導致銀柵線變成棕色條紋，出現在連線電池片安裝的EVA上，其顏色與電池片本身銀柵線的白色形成鮮明對比，外貌像蝸牛而得名。截至2015年3月，業內暫時沒有針對蝸牛紋的專項檢測項目，也沒有針對蝸牛紋的測試方法。在IEC61215：2005、IEC61730-2:2004、UL1703:2004國際標準的認證流程中並未有對太陽能電池組件蝸牛紋進行測試的規定。其中在IEC61215:2005中規定的濕熱、濕凍、熱循環、紫外等測試，僅僅是溫度、濕度、光照的部分條件，沒有一個項目將三種條件同時模擬，故無法模擬組件在戶外的發電環境，無法測試出蝸牛紋現象。如表1所示，利用IEC61215:2005、IEC61730:2004、UL1703：2004等已有的常規老化測試項目有紫外測試、濕熱測試、濕凍測試和熱循環測試等，通過對這些項目的測試驗證測試能否發現蝸牛紋現象。
測試項目 | 測試樣品數（塊） | 測試條件 | 有無蝸牛紋現象 |
|---|---|---|---|
紫外測試 | 8 | 60℃，15千瓦時/平方米 | 無 |
濕熱測試 | 8 | 1000小時 | 無 |
濕凍測試 | 8 | -40～85℃、85%RH、10次 | 無 |
熱循環測試 | 8 | -40～85℃、Isc、200次 | 無 |
如表1所示，測試中並沒有看到任何蝸牛紋現象，並且根據TUV南德、揚州廣電等大量數據證明，採用2015年3月之前常規的老化測試方法，無法測出蝸牛紋現象。另外蝸牛紋現象的出現周期較長，一般是組件在戶外正常發電的2到10年內出現，如果不對樣品進行特殊處理，其測試周期會很長，光伏組件的其他測試方法無法套用到蝸牛紋測試上。
但是近年來在太陽能電池組件系統的套用過程中，發生了諸多由於蝸牛紋導致太陽能電池組件功率衰減的案例，其嚴重影響了太陽能電池組件在各套用領域的廣泛使用和推廣。因此，如何開發出測試太陽能電池組件蝸牛紋的方法實為必要。
發明內容
專利目的
《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》的目的是為了解決2015年3月之前的技術中尚無針對蝸牛紋現象預測方法的缺陷，提供一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法來解決上述問題。
技術方案
《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》包括以下步驟：
組件層壓，將玻璃、上EVA、電池片、下EVA、背板按順序進行層壓，形成層壓件；
製造隱裂紋，將層壓件的玻璃面朝下，在保證背板完好性的前提下使用尖銳工具敲擊層壓件的背板，直至層壓件的電池片產生隱裂紋；
層壓件密封，將層壓件四周用矽膠進行密封；
層壓件測試，待層壓件四周的矽膠固化後，將層壓件放置在85℃、85%RH且有光源的條件下進行照射，光線與層壓件的玻璃面垂直，光強要求為400~1500瓦/平方米；
蝸牛紋觀察，在持續光照500～3000小時後，取出層壓件進行外觀預測，看有無蝸牛紋的存在；若未出現蝸牛紋，則表明上EVA和下EVA不會出現蝸牛紋現象，層壓件符合要求；若出現蝸牛紋，則上EVA和下EVA會出現蝸牛紋現象，層壓件不符合要求。
所述的製造隱裂紋包括以下步驟：
將層壓件的玻璃面朝下，在層壓件的背板上鋪墊一層厚10~20毫米的棉布，用尖銳的十字螺絲刀用力衝擊粗棉布，衝擊層壓件裡面的電池片，使電池片產生隱裂；
使用EL電致發光測試儀檢測是否產生隱裂紋。
所述的蝸牛紋觀察步驟中光照時間為1000小時。
所述的電池片為若干片的串聯電池。
改善效果
《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》與2015年3月之前的技術相比給出了一種針對蝸牛紋的預先測試方法，本方法可在大批量組件製作前就能預知相同工藝條件下組件會不會出現蝸牛紋，進而達到預防蝸牛紋的目的，避免了不合格組件的生產。該發明安全可靠、評價準確、測試周期合理，能廣泛套用於太陽能電池組件蝸牛紋的預測實驗中。
附圖說明
圖1為《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》的方法流程圖；
圖2為該發明中層壓件的材料層疊圖；
圖3為該發明中層壓件測試的結構原理圖；
其中，1-層壓件、2-光源、11-玻璃、12-上EVA、13-電池片、14-下EVA、15-背板。
技術領域
《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》涉及太陽能電池組件技術領域，具體來說是一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法。
權利要求
1.《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》包括以下步驟：11）組件層壓，將玻璃（11）、上EVA（12）、電池片（13）、下EVA（14）、背板（15）按順序進行層壓，形成層壓件（1）；12）製造隱裂紋，將層壓件（1）的玻璃（11）面朝下，在保證背板（15）完好性的前提下使用尖銳工具敲擊層壓件（1）的背板（15），直至層壓件（1）的電池片（13）產生隱裂紋；13）層壓件（1）密封，將層壓件（1）四周用矽膠進行密封；14）層壓件（1）測試，待層壓件（1）四周的矽膠固化後，將層壓件（1）放置在85℃、85%RH且有光源（2）的條件下進行照射，光源（2）的光線與層壓件（1）的玻璃（11）面垂直，光強要求為400~1500瓦/平方米；15）蝸牛紋觀察，在持續光照500～3000小時後，取出層壓件（1）進行外觀預測，看有無蝸牛紋的存在；若未出現蝸牛紋，則表明上EVA（12）和下EVA（14）不會出現蝸牛紋現象，層壓件符合要求；若出現蝸牛紋，則上EVA（12）和下EVA（14）會出現蝸牛紋現象，層壓件不符合要求。
2.根據權利要求1所述的一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法，其特徵在於，所述的製造隱裂紋包括以下步驟：21）將層壓件（1）的玻璃（11）面朝下，在層壓件（1）的背板（15）上鋪墊一層厚10~20毫米的棉布，用尖銳的十字螺絲刀用力衝擊棉布，衝擊層壓件（1）裡面的電池片（13），使電池片（13）產生隱裂；22）使用EL電致發光測試儀檢測是否產生隱裂紋。
3.根據權利要求1所述的一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法，其特徵在於，所述的蝸牛紋觀察步驟中光照時間為1000小時。
4.根據權利要求1所述的一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法，其特徵在於，所述的電池片（13）為若干片的串聯電池。
實施方式
如圖1所示，《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》包括以下步驟：
第一步，組件層壓。如圖2所示，將玻璃11、上EVA12、電池片13、下EVA14、背板15按順序進行層壓，通過五者層疊後形成層壓件1。本預測方法的目的是驗證成品組件在日後的發電過程中的可靠性能，因此採用模擬成品組件的層疊結構，即玻璃11、上EVA12、電池片13、下EVA14、背板15按照圖2的結構進行層壓。電池片13為若干片的串聯電池，數量在1～72片，若為72片則為一塊正常尺寸的光伏電池板。背板15和玻璃11的耐候性能較好，用於模擬保護電池片在日後發電的過程中不被破壞。上EVA12和下EVA14分別位於電池片13的兩面，分別起到了粘結背板15和電池片13、電池片13和玻璃11的目的。
第二步，製造隱裂紋。製造隱裂紋的目的是有效縮短蝸牛紋現象產生的周期。由於組件材料的不合格，將會導致組件在日後的發電過程中產生蝸牛紋現象，該現象一般產生在組件正常發電的2～10年間，如果按照正常組件進行蝸牛紋測試，那么測試周期太長，無法套用。研究發現出現蝸牛紋的組件均有隱裂紋出現，並且發現隱裂紋有加速誘導蝸牛紋現象產生的作用。
在隱裂紋對蝸牛紋的影響實驗中，對採用相同材料（樣品採用的EVA為不合格品，該樣品曾發生蝸牛紋現象），使用相同的製作工藝，製作200片層壓樣品用於蝸牛紋現象研究。其中100片樣品用尖銳物品敲擊層壓件1的背板15，使電池片13產生隱裂紋，但不破壞背板15，另外100片不做任何處理。最後將這200片樣品放置在相同的環境下（溫度：85℃；濕度：85%RH；光強：1000瓦/平方米），觀測蝸牛紋現象。測試結果如表2所示：
電池片處理方式 | 測試樣品數量（塊） | 測試時間 | 有無蝸牛紋現象 |
|---|---|---|---|
電池片隱裂 | 100 | 1000小時 | 有 |
電池片正常 | 100 | 1000小時 | 無 |
電池片隱裂的樣品中83塊有明顯的蝸牛紋現象，27塊有輕微蝸牛紋現象；電池片正常的樣品並沒有產生任何蝸牛紋現象。
我們再將該200片樣品再次放置在溫度：85℃；濕度：85%RH；光強：1000瓦/平方米的環境下測試，測試結果如下：
電池片處理方式 | 測試樣品數量（塊） | 測試時間 | 有無蝸牛紋現象 |
|---|---|---|---|
電池片隱裂 | 100 | 1000小時+2000小時 | 有，蝸牛紋現象擴大 |
電池片正常 | 100 | 1000小時+2000小時 | 有部分樣品產生輕微蝸牛紋 |
電池片隱裂的樣品其蝸牛紋現象擴大化；電池片正常的樣品有43塊發生輕微蝸牛紋現象，其他57塊暫無現象。
由此，可以看出，若電池片13出現隱裂紋的情況下，可以對蝸牛紋的產生起到加速作用，能夠用於縮短蝸牛紋的預測產生。因此需要將層壓件1的玻璃11面朝下，在保證背板15完好性的前提下使用尖銳工具敲擊層壓件1的背板15，直至層壓件1的電池片13產生隱裂紋。其具體步驟如下：
（1）將層壓件1的玻璃11面朝下，在層壓件1的背板15上鋪墊一層厚10~20毫米的棉布，用尖銳的十字螺絲刀用力衝擊粗棉布，衝擊層壓件1裡面的電池片13，使電池片13產生隱裂；
（2）使用EL電致發光測試儀檢測是否產生隱裂紋。
第三步，層壓件1密封，將層壓件1四周用矽膠進行密封。
第四步，層壓件1測試。待層壓件1四周的矽膠固化後，如圖3所示，將層壓件1放置在85℃、85%RH且有光源2的條件下進行照射，光源2的光線與層壓件1的玻璃11面垂直，光強要求為400~1500瓦/平方米。太陽能電池組件在正常發電過程中，有溫度、濕度、光照等條件，通過該測試步驟能夠模擬太陽能電池組件在戶外發電的環境，並且對該條件進行加嚴，使蝸牛紋現象加速出現，以縮短測試周期。
第五步，蝸牛紋觀察，在持續光照500～3000小時後，取出層壓件1進行外觀預測，看有無蝸牛紋的存在。持續光照時間最優為1000小時，因為2015年3月之前IEC61215:2005的測試項目中最長測試時間為1000小時，國際電工委員會經過大量數據證明完成1000小時的測試，如果沒有異常，可認定該樣品具有長期的可靠性能。在此若未出現蝸牛紋，則表明上EVA和下EVA在以後使用中也不會出現蝸牛紋，層壓件符合要求。若出現蝸牛紋，則表明上EVA和下EVA在以後使用中會出現蝸牛紋，層壓件不符合要求。
通過採用不同廠家的EVA所製成的層壓件進行測試，利用該發明預測方法驗證其是否會發生蝸牛紋現象，其中電池片13均採用隱裂處理，測試條件85℃；濕度：85%RH；光強：1000瓦/平方米，每種樣品3個。實驗結果如表4所示：
EVA廠家及種類 | 有無蝸牛紋現象 | 出現時間/天 | 出現數量/條 |
|---|---|---|---|
1 | 無 | / | / |
2 | 無 | / | / |
3 | 有 | 19 | 2 |
4 | 無 | / | / |
5 | 有 | 28 | 1 |
6 | 無 | / | / |
7 | 無 | / | / |
8 | 無 | / | / |
9 | 無 | / | / |
10 | 無 | / | / |
11 | 無 | / | / |
12 | 有 | 35 | 1 |
13 | 無 | / | / |
以上採用不同EVA廠家、不同規格的13個樣品進行測試，發現有3個樣本出現了蝸牛紋現象，其他家的正常，從而證明了本方法的實際套用可行性。
榮譽表彰
2019年5月16日，《一種用於太陽能電池組件的蝸牛紋預測方法》獲得安徽省第六屆專利獎優秀獎。
