[发明专利]光伏组件边缘湿漏电性和长期可靠性的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏组件检测技术领域，尤其是光伏组件边缘湿漏电性和长期可靠性的检测装置及方法。

背景技术

光伏组件的结构主要包括前板玻璃、EVA、电池、背板、焊带、硅胶及铝边框，单体太阳能电池质薄易碎，且容易老化，必须使用耐候性好的材料将其封装成组件之后才能在户外正常使用；前板玻璃通常为3.2mm的高透光钢化玻璃；背板通常为耐候性极好的高分子复合材料或钢化玻璃。目前，光伏组件的制作是将铝边框通过硅胶固定在层压件四周，而层压件的制作首先是通过真空高温层压经焊带焊接的太阳能电池，然后将太阳能电池密封于前板和背板中间的EVA中。

由于光伏组件须长时间在户外使用，其并网电压通常为600/1000V两个档位。当光伏组件正常工作时，其对大地的偏压会通过铝边框形成漏电流接向大地，漏电流过大会导致光伏组件出现极化功率衰减和电化学腐蚀现象，漏电流严重时会直接危害到光伏发电系统和人身安全。美国的NREL在文献《Requirements for a Standard Test to Rate the Durability of PV Modules at System Voltage》中详细介绍了光伏组件对地偏压的湿漏电对组件可靠性及功率的影响。封装材料如玻璃和背板通常具有较好的绝缘性能，而密封较好的晶体硅组件会由于硅胶老化导致边缘密封性能下降；光伏组件边缘往往由于密封不良而导致边缘处的EVA长期直接暴露于高温高湿环境，光伏组件漏电流大幅增大，尤其薄膜组件漏电流明显；有些厂家为追求光伏组件的高效率，把带电体和组件边缘的距离做到最小；有些特殊应用的组件甚至不使用硅胶密封组件边缘。

理论上，组件样品边缘部分的湿漏电流可以用公式I＝V/R，当电压一定时，边缘部分的电阻越大，湿漏电流越小，组件样品性能越好，边缘电阻的大小主要与材料本身的电阻率、电池离边缘的距离、背板和EVA吸水率及边缘处的密封性能有关。为避免光伏组件在使用中出现边缘漏电而导致组件失效的问题，目前主要采用两种方法：1、选择绝缘性能更好、吸水率更低的EVA和背板，在组件边缘密封更多硅胶，优化组件设计以及添加漏电保护装置来避免湿漏电带来的风险；2、光伏组件出厂前对极小比例的组件按IEC61215和UL1703标准进行湿漏电抽检。第一种方法可以在一定程度上降低组件湿漏电失效的风险，如美国Sunpower公司的US 2010/0139740A1专利，该专利是通过对组件端设计的改进来降低组件极化功率衰减的危险；而专利US 7786375B2是通过一个漏电保护装置来降低组件极化功率衰减带来的危险。第二种方法中的IEC61215和UL1703标准中的检测方法及相关设备已不能满足光伏组件长期湿漏电的可靠性检测要求，并且其在新EVA和硅胶材料的导入、组件叠层设计及可靠性研究时，无法给设计者和实验员提供更多的重要信息。目前，普通湿漏电测试仪或IEC61215和UL1703标准中提及的测试方法只能用于检测室温条件下的湿漏电流，无法准确计量产品边缘处的湿漏电流，也不具备长期可靠性的监测功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、操作方便、实用性强且成本低的光伏组件边缘湿漏电性和长期可靠性的检测装置及方法，检测光伏组件在结构设计、新材料选择及户外使用的风险，保证光伏组件的长期可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光伏组件边缘湿漏电性和长期可靠性的检测装置，包括样品、溶液槽、绝缘耐压测试仪和计算机，将样品放置在溶液槽中，绝缘耐压测试仪首先通过溶液槽采集样品的湿漏电流，然后传输至计算机实时显示并存储数据。

样品由边框、背板、底层EVA、带电体、引出端、引出线、顶层EVA、玻璃和硅胶组成，样品为具有边缘距离的密封组件，样品引出线连接至绝缘耐压测试仪的正极。

溶液槽由电加热装置、带孔绝缘板、绝缘隔离管、进水孔、外部管道、溶液、排水孔、外部排水管道、阀门、风冷装置、电路模块、绝缘箱体和绝缘箱体内层组成。

溶液槽底部为电加热装置，电加热装置上面的带孔绝缘板用于存放待测样品和隔离电加热装置，带孔绝缘板上装有至少三根绝缘隔离管，待测样品靠在竖直的绝缘隔离管上；溶液槽底角的排水孔通过阀门与外部排水管道相连，溶液槽顶角的进水孔通过阀门与外部管道相连，阀门控制溶液槽中溶液的进排；溶液槽的背面有风冷装置，风冷装置的下端为升降温控制电路模块；溶液槽背面的风冷装置高于内部溶液平面；绝缘箱体内层包含隔热材料。

溶液槽可同时存放至少两块测试样品，溶液的PH为3～11，电阻率为3000～3500Ω·cm。