目前光伏組件的主要失效模式包括腐蝕、分層、變色、裂紋和斷裂等，其中封裝材料變色和分層是主要問(wèn)題，占總失效模式的 60%。封裝材料退化的主要原因是水分、熱量和紫外線，為了測(cè)試評(píng)估光伏組件，需要對(duì)封裝材料的降解情況進(jìn)行分析。「美能光伏」溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱，采用可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)便化的溫濕度控制系統(tǒng)以及各種節(jié)能新技術(shù)，模擬測(cè)試所需環(huán)境；紫外老化試驗(yàn)箱為了驗(yàn)證光伏組件經(jīng)過(guò)紫外光照后性能變化而設(shè)計(jì)的紫外測(cè)試系統(tǒng)。

EVA降解

封裝劑對(duì)光伏組件起到了結(jié)構(gòu)支撐，電氣隔離、物理隔離以及對(duì)外部有害環(huán)境因素的物理保護(hù)作用。根據(jù)近年的數(shù)據(jù)報(bào)告，到目前為止使用的組件中最常見(jiàn)的降解模式是封裝劑變色(45%)，其次是分層(14%)、熱點(diǎn)(11%)、電池?cái)嗔?9%)、二極管/接線盒斷裂(8%)和玻璃破損(4%)。可以看出，封裝劑變色和分層是主要問(wèn)題，占總失效模式的60%。

顯著退化模式餅狀圖

用作封裝劑的材料包括EVA、POE、TPU、PVB、PDMS和硅膠，其中EVA因其成本低熱穩(wěn)定性高而成為PV應(yīng)用的主導(dǎo)封裝劑。

不同封裝材料市場(chǎng)份額占比

EVA分層

EVA 在高濕度和高溫條件下會(huì)失去粘附強(qiáng)度，導(dǎo)致封裝材料分層，這會(huì)增加水分滲透路徑，加速電池腐蝕和功率損失。

光伏組件中的分層現(xiàn)象

EVA變色

光伏組件功率損失的主要原因由于封裝材料變色從而導(dǎo)致短路電流減少所引起的。EVA 的變色主要由紫外線輻射、水分暴露和溫度高于50℃引起，會(huì)導(dǎo)致聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。

EVA光熱降解機(jī)理

EVA 的變色通常從淺黃色到深棕色，如果變色繼續(xù)，會(huì)阻止太陽(yáng)光的進(jìn)入，造成功率損失。并且會(huì)導(dǎo)致光伏組件工作溫度上升，加速EVA的降解。

EVA 加速測(cè)試方法和分析

IEC 61215 規(guī)定了晶體硅組件在一般戶外氣候下運(yùn)行的批準(zhǔn)要求，其中濕熱試驗(yàn)、濕度凍結(jié)試驗(yàn)、熱循環(huán)試驗(yàn)和紫外老化試驗(yàn)會(huì)影響封裝材料。

IEC 61215測(cè)試條件

UV試驗(yàn)：

紫外老化測(cè)試使用280-400nm的光譜范圍，在60±5°C下共照射15kWh/m2 的輻射。用于分析聚合物問(wèn)題，如封裝劑分層、粘附和彈性損失、變色以及背板降解導(dǎo)致的接地故障等。隨著紫外輻照度增加，降解會(huì)加速。

熱循環(huán)試驗(yàn)：

熱循環(huán)試驗(yàn)通常用于檢查互連斷裂、電池?cái)嗔选⒑噶险辰Y(jié)失效、接線盒粘附和組件連接失效等問(wèn)題。熱循環(huán)測(cè)試從-40°C到90°C重復(fù)550個(gè)循環(huán)，熱循環(huán)后 EVA 的變色會(huì)導(dǎo)致透射率降低，從而導(dǎo)致電流減小。Pmax從34.6 W下降到26.6 W，Isc從7.39a下降到6.2a。

濕熱和濕凍試驗(yàn)：

EVA 吸濕性強(qiáng)，穩(wěn)定性差。在85℃下進(jìn)行1000小時(shí)的濕熱試驗(yàn)，濕熱降解的機(jī)制會(huì)產(chǎn)生醋酸，促進(jìn)腐蝕。從而引起EVA發(fā)生分層導(dǎo)致柵極腐蝕，串聯(lián)電阻增加，Voc斜率下降。

濕凍測(cè)試中，進(jìn)行 75 個(gè)循環(huán)，光伏組件沒(méi)有明顯的功率下降。

模擬UV照射后溫濕度測(cè)試組件的結(jié)果比未UV照射的組件顯示出更明顯的EVA降解，所以將溫度和UV結(jié)合起來(lái)進(jìn)行測(cè)試，才能模擬出與實(shí)際相似的測(cè)試環(huán)境。EVA 降解的主要原因是水分、熱量和紫外線，需要通過(guò)參照IEC61215中MQT10、11、12、13標(biāo)準(zhǔn)，使用環(huán)境模擬設(shè)備，來(lái)模擬長(zhǎng)期紫外光照、不同溫濕度環(huán)境，來(lái)分析封裝材料的降解，評(píng)估光伏組件性能是否會(huì)發(fā)生變化。

美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱

美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱采用可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)便化的溫濕度控制系統(tǒng)以及各種節(jié)能新技術(shù)，模擬測(cè)試所需環(huán)境。在提高可靠性的同時(shí)，大幅度降低了電力的消耗。

• 內(nèi)置循環(huán)風(fēng)道以及長(zhǎng)軸通風(fēng)機(jī)，進(jìn)行有效的熱交換，環(huán)境箱內(nèi)部溫度均勻穩(wěn)定
• 采用進(jìn)口溫度控制器，實(shí)現(xiàn)多段溫度編程，精度高，可靠性好
• 可依據(jù)工程人員的計(jì)劃進(jìn)行高低溫交互試驗(yàn)

美能紫外老化試驗(yàn)箱

光伏組件的電池封裝結(jié)構(gòu)中，EVA、硅膠、背板、接線盒及線纜等高分子材料，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期紫外光照射后，性能會(huì)發(fā)生變化。美能紫外老化試驗(yàn)箱主要用于驗(yàn)證太陽(yáng)能組件經(jīng)過(guò)紫外光照后性能變化而設(shè)計(jì)。

• 主要用于測(cè)試光伏組件高分子材料性能
• 多功能可定制
• 滿足IEC61215-MQT10、IEC61730-MST54標(biāo)準(zhǔn)

EVA 作為光伏組件中主要的封裝材料，其降解會(huì)影響組件的性能和壽命。對(duì)EVA 降解的類型、原因和測(cè)試方法的進(jìn)行探究對(duì)于提高光伏組件的性能和壽命有重要意義。「美能溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)箱滿足IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)，采用溫濕度控制系統(tǒng)模擬測(cè)試所需環(huán)境。光伏組件的電池封裝結(jié)構(gòu)中，EVA、硅膠、背板、接線盒及線纜等高分子材料，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期紫外光照射后，性能會(huì)發(fā)生變化。美能紫外老化試驗(yàn)箱主要用于驗(yàn)證太陽(yáng)能組件經(jīng)過(guò)紫外光照后性能變化而設(shè)計(jì)。