[发明专利]一种光伏组件长期耐候性能测试方法

权利要求书

1.一种光伏组件长期耐候性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)准备典型的局部漏电、微裂纹、低并联电阻3种缺陷类型的电池样品，并将单片电池样品封装成小组件，每种缺陷类型组件7块，其中3块用于高低温循环老化测试，3块用于高温高湿老化测试，1块作为参考组件；

2)采用电致发光设备测试3种共21块实验小组件的电池缺陷分布，保存电致发光图像，对缺陷明显的物理位置在小组件背面做标识；

3)采用直流电源对21块实验小组件分别施加反偏12V电压，并用电流电压表测试漏电流大小；

4)采用红外热像仪测试反偏12V电压下，21块实验小组件的温度，保存温度分布图；

5)根据步骤2)和步骤4)的测试结果，计算21块实验小组件中电池缺陷处的局部IV性能；包括：

51)采用锁相红外热成像测试设备，拍摄实验小组件在两个正向偏压下的暗锁相热成像图像，根据缺陷分析需要，将实验小组件平均分成n个区域，利用图像软件得到不同偏压下每个区域所对应的锁相热成像局部热信号幅值T_i^U，i为位置索引，i＝1,2,3……n；根据在不同正向偏压下锁相热成像局部热信号幅值与局部功率密度成比例，分别利用公式(1)和(2)得到区域i的暗饱和电流密度J_0i和理想因子n_i；

其中，U₁、U₂分别为施加的两个正向偏压，I_b为正向偏压U₂下整个实验小组件的电流，分别为两个正向偏压U₁、U₂下实验小组件锁相热成像区域i的热信号幅值，为正向偏压U₂下整个实验小组件的平均热信号幅值，A_cell为整个实验小组件面积；

其中，k为玻尔兹曼常数，T为整个太阳电池片组件样品的温度，采用开尔文温度，q为电荷常数；

52)参考太阳电池单二极管等效电路模型，根据硅太阳电池发射的电致发光强度与样品内的过量载流子密度成正比的关系，建立利用电致发光方法确定电池局部电压的计算模型，具体如下：

其中，L_i为区域i的电致发光强度，C_i为区域i的校准系数，U_i为区域i的电压，U_t＝(k*T)/q为热电压；

53)根据步骤51)确定的区域i的暗饱和电流密度J_0i和步骤52)确定的区域i的电压U_i，利用公式(4)得到实验小组件区域i的电流密度J_i，然后利用公式(5)进而计算得到区域i的串联电阻R_s,i：

其中，U为整个实验小组件施加的正向偏压，I_i为区域i的电流，A_i为区域i的区域面积；

54)根据实验小组件标准状况下的串联电阻R_s和步骤52)确定的区域i的电压U_i，利用公式(6)得到实验小组件区域i的并联电阻R_sh,i：

55)利用光束诱导电流法获得局部短路电流密度J_sc；

56)采用单二极管等效电路模型，利用五参数法进一步获得实验小组件局部的IV曲线；

6)将实验小组件放入环境箱，从环境箱引出实验小组件的正、负极，采用直流电源对实验小组件施加12V反偏电压，设置环境箱分别进行高温高湿老化与高低温循环老化实验；

在高温高湿老化实验过程中，每间隔100小时按照步骤2)测试环境箱中实验小组件的电致发光图像，按照步骤3)测试环境箱中实验小组件的漏电流，按照步骤4)测试环境箱中实验小组件的温度分布图像，按照步骤5)测试并计算环境箱中实验小组件的缺陷处局部IV性能；

在高低温循环老化实验过程中，每间隔20个循环按照步骤2)测试环境箱中实验小组件的电致发光图像，按照步骤3)测试环境箱中实验小组件的漏电流，按照步骤4)测试环境箱中实验小组件的温度分布图像，按照步骤5)测试并计算环境箱中实验小组件的缺陷处局部IV性能；

7)根据步骤2)至5)的测试结果和步骤6)的测试结果，进行对比，分析实验小组件整体电性能衰减与缺陷处局部电性能衰减；

8)根据步骤2)至6)的测试结果，总结典型局部漏电、微裂纹、低并联电阻电池3种缺陷类型的实验小组件在环境老化过程中的反偏漏电流大小及分布变化规律，分析实验小组件水汽渗透与高低温循环对微缺陷太阳电池的累积影响；

9)根据高低温循环和高温高湿两种加速老化环境下，不同老化时间点的微缺陷实验小组件电性能参数，采用ANSYS软件模拟辐照分布不均匀度与漏电流分布类型组合条件下热斑电池温度分布，分析电池最严重热斑产生条件与高温失效概率，并模拟计算非均匀辐照光伏组件中太阳电池、EVA、背板、玻璃各层材料的温度分布，结合材料耐温性能，分析光伏组件的长期耐候性能；

10)完成环境老化实验后，针对实验过程中缺陷处局部电性能变化显著的实验小组件，采用扫描电子显微镜对缺陷部位电镜成像，分析其微观变化，结合热斑电池温度分布及老化实验过程中实验小组件的缺陷处局部IV性能，分析其复合失效机理。