——Häufige Batterieprobleme
Der Grund für die netzartigen Risse auf der Moduloberfläche liegt darin, dass die Zellen beim Schweißen oder bei der Handhabung äußeren Kräften ausgesetzt sind oder plötzlich ohne Vorwärmen hohen Temperaturen ausgesetzt werden, was zu Rissen führt. Die netzartigen Risse beeinträchtigen die Leistungsdämpfung des Moduls, und nach längerer Zeit beeinträchtigen Ablagerungen und Hotspots die Leistung des Moduls direkt.
Qualitätsprobleme durch Netzwerkrisse auf der Zelloberfläche müssen manuell erkannt werden. Sobald oberflächliche Netzwerkrisse auftreten, breiten sie sich innerhalb von drei bis vier Jahren großflächig aus. Netzförmige Risse waren in den ersten drei Jahren mit bloßem Auge schwer zu erkennen. Heute werden Hotspot-Bilder meist von Drohnen aufgenommen, und die EL-Messung der Komponenten mit Hotspots zeigt, dass die Risse bereits vorhanden sind.
Zellsplitter entstehen in der Regel durch unsachgemäßes Schweißen, falsche Handhabung durch das Personal oder einen Ausfall des Laminators. Ein Teilausfall der Splitter, eine Leistungsdämpfung oder der vollständige Ausfall einer einzelnen Zelle beeinträchtigen die Leistungsdämpfung des Moduls.
Die meisten Modulfabriken verwenden mittlerweile halbierte Hochleistungsmodule, und die Bruchrate halbierter Module ist im Allgemeinen höher. Derzeit fordern die fünf großen und vier kleinen Unternehmen, solche Risse zu vermeiden, und testen die Komponenten-EL in verschiedenen Verbindungen. Zunächst wird das EL-Bild nach der Lieferung von der Modulfabrik zur Baustelle getestet, um sicherzustellen, dass während der Lieferung und des Transports keine versteckten Risse entstehen. Anschließend wird die EL nach der Installation gemessen, um sicherzustellen, dass während des technischen Installationsprozesses keine versteckten Risse entstehen.
Im Allgemeinen werden minderwertige Zellen mit hochwertigen Komponenten vermischt (Mischen von Rohstoffen/Mischen von Materialien im Prozess). Dies kann die Gesamtleistung der Komponenten leicht beeinträchtigen und die Leistung der Komponenten nimmt innerhalb kurzer Zeit stark ab. Ineffiziente Chipbereiche können Hotspots erzeugen und sogar Komponenten verbrennen.
Da die Modulfabrik die Zellen im Allgemeinen je nach Leistungsstufe in 100 oder 200 Zellen aufteilt, werden nicht an jeder Zelle Leistungstests durchgeführt, sondern Stichproben, was bei minderwertigen Zellen zu Problemen in der automatischen Montagelinie führt. Derzeit kann das gemischte Profil von Zellen im Allgemeinen durch Infrarotbilder beurteilt werden. Ob das Infrarotbild jedoch durch ein gemischtes Profil, versteckte Risse oder andere blockierende Faktoren verursacht wird, erfordert eine weitere EL-Analyse.
Blitzeinschläge entstehen in der Regel durch Risse im Batterieblatt oder sind das Ergebnis der kombinierten Einwirkung von Silberpaste der negativen Elektrode, EVA, Wasserdampf, Luft und Sonnenlicht. Auch eine Fehlpaarung von EVA und Silberpaste sowie die hohe Wasserdurchlässigkeit der Rückseite können Blitzeinschläge verursachen. Die im Blitzeinschlagmuster erzeugte Wärme nimmt zu, und thermische Ausdehnung und Kontraktion führen zu Rissen im Batterieblatt. Dies kann leicht zu Hotspots auf dem Modul führen, dessen Zerfall beschleunigen und dessen elektrische Leistung beeinträchtigen. Praxisbeispiele haben gezeigt, dass selbst bei ausgeschaltetem Kraftwerk nach vier Jahren Sonneneinstrahlung viele Blitzeinschläge auf den Komponenten auftreten. Obwohl der Fehler in der Testleistung sehr gering ist, wird das EL-Bild dennoch deutlich schlechter.
Es gibt viele Gründe, die zu PID und Hotspots führen, wie z. B. Verstopfungen durch Fremdkörper, versteckte Risse in Zellen, Zelldefekte sowie starke Korrosion und Degradation von Photovoltaikmodulen durch Erdungsmethoden von Photovoltaik-Wechselrichter-Arrays in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit. Dies kann zu Hotspots und PID führen. In den letzten Jahren ist das PID-Phänomen mit der Transformation und Weiterentwicklung der Batteriemodultechnologie selten geworden, aber die Kraftwerke konnten in den Anfangsjahren das Fehlen von PID nicht garantieren. Die Behebung eines PID-Problems erfordert eine umfassende technische Transformation, nicht nur der Komponenten selbst, sondern auch des Wechselrichters.
- Häufig gestellte Fragen zu Lötbändern, Sammelschienen und Flussmitteln
Wenn die Löttemperatur zu niedrig ist, zu wenig Flussmittel aufgetragen wird oder die Geschwindigkeit zu hoch ist, führt dies zu Fehllötungen, während eine zu hohe Löttemperatur oder eine zu lange Lötzeit zu Überlötungen führt. Fehllötungen und Überlötungen traten häufiger bei zwischen 2010 und 2015 hergestellten Komponenten auf, hauptsächlich weil in dieser Zeit die Fließbandausrüstung chinesischer Produktionsstätten von ausländischen Importen auf lokale Fertigung umgestellt wurde und die Prozessstandards der Unternehmen zu dieser Zeit teilweise gesenkt wurden, was zu einer minderwertigen Qualität der in diesem Zeitraum hergestellten Komponenten führte.
Unzureichendes Schweißen führt innerhalb kurzer Zeit zur Delaminierung des Bandes und der Zelle, was sich auf die Leistungsdämpfung oder den Ausfall des Moduls auswirkt; zu starkes Löten führt zu Schäden an den inneren Elektroden der Zelle, was sich direkt auf die Leistungsdämpfung des Moduls auswirkt, die Lebensdauer des Moduls verkürzt oder zu Ausschuss führt.
Module, die vor 2015 produziert wurden, weisen häufig einen großen Bandversatz auf, der meist durch eine falsche Positionierung des Schweißgeräts verursacht wird. Der Versatz verringert den Kontakt zwischen Band und Batteriefläche, führt zu Delamination oder beeinträchtigt die Leistungsdämpfung. Darüber hinaus ist bei zu hohen Temperaturen die Biegehärte des Bandes zu hoch, was dazu führt, dass sich das Batterieblech nach dem Schweißen verbiegt und Batteriechipfragmente entstehen. Mit zunehmender Anzahl von Zellgitterlinien wird die Breite des Bandes immer schmaler, was eine höhere Präzision des Schweißgeräts erfordert, und die Abweichung des Bandes wird immer geringer.
Die Kontaktfläche zwischen Sammelschiene und Lötstreifen ist klein oder der Widerstand des virtuellen Lötens steigt an, und Hitze kann zum Durchbrennen der Komponenten führen. Die Komponenten werden innerhalb kurzer Zeit stark geschwächt und brennen nach längerem Betrieb aus, was schließlich zur Verschrottung führt. Derzeit gibt es keine wirksame Möglichkeit, dieses Problem frühzeitig zu verhindern, da es keine praktikable Möglichkeit gibt, den Widerstand zwischen Sammelschiene und Lötstreifen am Anwendungsende zu messen. Ersatzteile sollten nur dann entfernt werden, wenn verbrannte Oberflächen sichtbar sind.
Wenn die Schweißmaschine die Flussmittelmenge zu stark einstellt oder das Personal bei der Nacharbeit zu viel Flussmittel aufträgt, führt dies zu einer Vergilbung am Rand der Hauptgitterlinie, was die EVA-Delamination an der Position der Hauptgitterlinie des Bauteils beeinträchtigt. Nach längerem Betrieb treten schwarze Flecken mit Blitzmuster auf, die die Komponenten beeinträchtigen. Leistungsabfall, verkürzt die Lebensdauer der Komponenten oder führt zur Verschrottung.
—— Häufig gestellte Fragen zu EVA/Backplane
Gründe für die EVA-Delamination sind unter anderem ein unzureichender Vernetzungsgrad des EVA, Fremdkörper auf der Oberfläche von Rohstoffen wie EVA, Glas und Rückseitenfolie sowie die ungleichmäßige Zusammensetzung der EVA-Rohstoffe (wie Ethylen und Vinylacetat), die sich bei normalen Temperaturen nicht auflösen. Ein kleiner Delaminationsbereich führt zu einem Leistungsausfall des Moduls, ein großer Delaminationsbereich führt direkt zum Ausfall und zur Verschrottung des Moduls. Eine einmal aufgetretene EVA-Delamination ist nicht mehr reparierbar.
EVA-Delamination ist in den letzten Jahren bei Komponenten weit verbreitet. Um Kosten zu senken, haben einige Unternehmen den EVA-Vernetzungsgrad unzureichend eingestellt und die Dicke von 0,5 mm auf 0,3 mm bzw. 0,2 mm reduziert.
Die häufigsten Ursachen für EVA-Blasen sind eine zu kurze Saugzeit des Laminators, eine zu niedrige oder zu hohe Temperatureinstellung, wodurch Blasen entstehen, oder ein unsauberer Innenraum mit Fremdkörpern. Luftblasen in den Bauteilen beeinträchtigen die Delamination der EVA-Backplane und führen zu schwerwiegenden Ausschussfällen. Solche Probleme treten üblicherweise bei der Herstellung von Bauteilen auf und können bei kleinen Bereichen behoben werden.
Die Vergilbung von EVA-Isolierstreifen entsteht in der Regel durch langfristige Einwirkung von Luft, durch Verschmutzung des EVA durch Flussmittel, Alkohol usw. oder durch chemische Reaktionen bei Verwendung mit EVA anderer Hersteller. Erstens wird das schlechte Erscheinungsbild von den Kunden nicht akzeptiert, und zweitens kann es zu Delamination und damit zu einer verkürzten Lebensdauer der Komponenten kommen.
——FAQs zu Glas, Silikon, Profilen
Das Ablösen der Filmschicht auf der Oberfläche des beschichteten Glases ist irreversibel. Der Beschichtungsprozess in der Modulfabrik kann die Leistung des Moduls in der Regel um 3 % steigern. Nach zwei bis drei Betriebsjahren im Kraftwerk fällt die Filmschicht jedoch ungleichmäßig ab, was die Lichtdurchlässigkeit des Moduls beeinträchtigt, dessen Leistung reduziert und die gesamte Leistung beeinträchtigt. Diese Art der Abschwächung ist in den ersten Betriebsjahren eines Kraftwerks in der Regel schwer zu erkennen, da der Fehler der Abschwächungsrate und der Einstrahlungsschwankungen gering ist. Vergleicht man sie jedoch mit einem Kraftwerk ohne Filmablösung, ist der Unterschied in der Stromerzeugung dennoch erkennbar.
Silikonblasen entstehen hauptsächlich durch Luftblasen im ursprünglichen Silikonmaterial oder einen instabilen Luftdruck der Druckluftpistole. Der Hauptgrund für die Lücken liegt in der nicht standardisierten Klebetechnik des Personals. Silikon ist eine Klebeschicht zwischen Modulrahmen, Rückwand und Glas, die die Rückwand von der Luft isoliert. Ist die Dichtung nicht dicht, delaminiert das Modul direkt, und bei Regen dringt Regenwasser ein. Bei unzureichender Isolierung kommt es zu Undichtigkeiten.
Die Verformung des Modulrahmenprofils ist ebenfalls ein häufiges Problem und wird in der Regel durch unzureichende Profilfestigkeit verursacht. Die Festigkeit des Rahmenmaterials aus Aluminiumlegierung lässt nach, was bei starkem Wind direkt zum Ablösen oder Reißen des Rahmens der Photovoltaikanlage führt. Profilverformungen treten in der Regel bei der Verschiebung des Rahmens während technischer Transformationen auf. Beispielsweise tritt das in der Abbildung unten dargestellte Problem bei der Montage und Demontage von Komponenten über Befestigungslöcher auf. Die Isolierung versagt bei der Neuinstallation, und die Erdungskontinuität kann nicht den gleichen Wert erreichen.
——Häufige Probleme mit Anschlusskästen
Die Brandgefahr in Anschlussdosen ist sehr hoch. Gründe hierfür sind unter anderem, dass das Anschlusskabel nicht fest im Kartensteckplatz sitzt, die Lötverbindung zwischen Anschlusskabel und Anschlussdose aufgrund des zu hohen Widerstands zu klein ist, um einen Brand zu verursachen, und das Anschlusskabel zu lang ist, um die Kunststoffteile der Anschlussdose zu berühren. Längere Hitzeeinwirkung kann zu Bränden usw. führen. Fängt die Anschlussdose Feuer, werden die Komponenten direkt verschrottet, was zu schweren Bränden führen kann.
Hochleistungs-Doppelglasmodule werden heutzutage generell in drei Anschlusskästen unterteilt, was vorteilhaft ist. Darüber hinaus gibt es auch halbgeschlossene und vollständig geschlossene Anschlusskästen. Manche davon können nach einem Brand repariert werden, andere nicht.
Bei Betrieb und Wartung kommt es auch zu Problemen mit dem Klebstoff im Anschlusskasten. Bei unsachgemäßer Produktion tritt Klebstoff aus, und die Arbeitsweise des Personals ist nicht standardisiert oder nicht seriös, was zu Schweißlecks führen kann. Bei fehlerhafter Verarbeitung ist die Reparatur schwierig. Nach einem Jahr Betrieb kann es sein, dass Sie den Anschlusskasten öffnen und feststellen, dass Klebstoff A verdunstet ist und die Abdichtung nicht ausreichend ist. Fehlender Klebstoff dringt in Regenwasser oder Feuchtigkeit ein, wodurch die angeschlossenen Komponenten Feuer fangen. Bei fehlerhafter Verbindung steigt der Widerstand, und die Komponenten entzünden sich.
Kabelbrüche in der Anschlussdose und das Herunterfallen des MC4-Kopfes sind ebenfalls häufige Probleme. Oftmals werden die Kabel nicht an der vorgeschriebenen Position platziert, was zu Quetschungen führt oder die mechanische Verbindung des MC4-Kopfes nicht stabil ist. Beschädigte Kabel führen zu Stromausfällen oder gefährlichen Unfällen durch Stromlecks und -verbindungen. Ein falscher Anschluss des MC4-Kopfes kann leicht zu Kabelbrand führen. Solche Probleme lassen sich vor Ort relativ einfach beheben.
Reparatur von Komponenten und Zukunftspläne
Einige der oben genannten Komponenten weisen verschiedene Probleme auf, die repariert werden können. Durch die Reparatur der Komponenten können Fehler schnell behoben, Stromverluste reduziert und die Originalmaterialien effektiv genutzt werden. Einige einfache Reparaturen, wie z. B. an Anschlussdosen, MC4-Steckern und Glas-Silikagel, können direkt im Kraftwerk durchgeführt werden. Da in einem Kraftwerk nur wenige Betriebs- und Wartungsmitarbeiter beschäftigt sind, ist der Reparaturaufwand gering. Das Personal muss jedoch über entsprechende Kenntnisse verfügen und die Leistung, wie z. B. das Ändern der Verkabelung, verstehen. Wird die Rückwandplatine beim Schneiden zerkratzt, muss sie ausgetauscht werden, was die gesamte Reparatur aufwändiger macht.
Probleme mit Batterien, Bändern und EVA-Backplanes können jedoch nicht vor Ort behoben werden, da sie aufgrund der Einschränkungen der Umgebung, des Prozesses und der Ausrüstung im Werk repariert werden müssen. Da der Großteil des Reparaturprozesses in einer sauberen Umgebung durchgeführt werden muss, muss der Rahmen entfernt, die Backplane abgeschnitten und bei hoher Temperatur erhitzt werden, um die problematischen Zellen abzutrennen. Anschließend muss gelötet und wiederhergestellt werden. Dies kann nur in der Nacharbeitswerkstatt des Werks realisiert werden.
Die mobile Komponentenreparaturstation ist eine Vision der zukünftigen Komponentenreparatur. Mit der Verbesserung der Komponentenleistung und -technologie werden die Probleme mit Hochleistungskomponenten in Zukunft immer seltener, aber die Probleme der Komponenten in den Anfangsjahren treten allmählich auf.
Kompetente Betriebs- und Wartungsteams oder Komponentenlieferanten schulen Betriebs- und Wartungsfachleute in der Prozesstechnologieumwandlung. Große Freiflächenkraftwerke verfügen in der Regel über Arbeits- und Wohnbereiche, die als Reparaturplätze dienen können. Eine kleine Presse reicht aus, was für die meisten Betreiber und Eigentümer erschwinglich ist. Später werden Komponenten mit wenigen defekten Zellen nicht mehr direkt ausgetauscht und ausgelagert, sondern von spezialisierten Mitarbeitern repariert. Dies ist in Gebieten mit hoher Photovoltaik-Konzentration möglich.
Veröffentlichungszeit: 21. Dezember 2022