1 什么是“裂缝”？

裂纹是电池的缺陷。

由于晶体结构的固有特性，晶体硅电池非常容易开裂。晶硅组件生产过程较长，很多环节都可能导致电池片破裂（据西安交通大学杨宏老师介绍，仅电池片生产阶段的原因就有200个左右）。裂纹的根本原因可以概括为硅片上的机械应力或热应力。

近年来，为了降低晶硅组件制造商的成本，晶硅电池片向着越来越薄的方向发展，从而降低了电池片防止机械损伤的能力。

2011年，德国ISFH公布了他们的研究成果：根据单元裂纹的形状，可分为5类：树状裂纹、综合裂纹、斜向裂纹、平行母线、垂直电网和运行通过细胞中的整个裂缝。

晶硅电池裂纹形状

2 “开裂”对元器件性能的影响

不同的裂纹对电池的功能有不同的影响。

根据晶硅电池的结构，电池产生的电流要通过“表面的母线和垂直于母线的细栅线”来收集和导出。当细栅线因裂纹而断裂时，细栅线不能将收集到的电流传输到母线，这将导致电池部分甚至完全失效。

基于以上原因，平行于母线的裂纹（4类）对电池的功能影响最大。根据研究结果，50%的失效芯片来自平行于母线的裂纹。

45° 倾斜裂纹（3 类）的效率损失是平行于母线的损失的 1/4。

垂直于母线的裂纹（5 类）几乎不会影响细网格线，因此导致电池失效的面积几乎为零。

与晶体硅电池表面的网格线相比，薄膜电池的表面整体覆盖了一层透明导电膜，所以这也是薄膜组件没有裂纹的原因之一.

研究结果表明，当组件内单节电池故障面积在8%以内时，对组件功率影响不大，组件内2/3斜条纹对功率无影响模块的稳定性。因此，当组件中的电芯出现裂纹时，可能会出现效率损失，但裂纹的“变色”就不用多说了。

3 检测“裂缝”的方法

EL（电致发光）是一种简单有效的裂纹检测方法。检测原理如下。

电池的核心部分是半导体PN结。在没有其他激发（如光、电压、温度）的情况下，其内部处于动态平衡状态，电子和空穴的数量相对稳定。

如果施加电压，半导体内部的电场会减弱，N区的电子会被推向P区电池片有危险性吗，与P区的空穴复合（也可以理解为空穴在P区被推到N区，这与N区的电子在该区复合），复合后以光的形式发射出来，即电致发光。

当施加正向偏压时，晶体硅电池会发出波长在其周围的光，该波长属于红外波段，肉眼无法观察到。因此，在EL测试中，需要使用CCD相机辅助捕捉这些光子，然后经过计算机处理后以图像的形式显示出来。

对晶体硅元件施加电压后，电子和空穴复合越多，发射的光子越多，测得的EL图像越亮；暗，说明那里产生的电子和空穴的数量很少，说明那里有缺陷（复合中心）；如果某些区域完全黑暗，则意味着那里没有电子和空穴的复合，或者所有的光线都被其他障碍物阻挡，无法检测到信号。

图片中间出现失真是因为组件尺寸过大，图像被拼接，属于正常现象。

4 总结

1）裂纹有很多种，并不是所有的裂纹都会影响电芯的性能；

2）在组件生产、运输、安装和维护过程中，考虑到晶硅组件易开裂的特点，需要对各个工艺段、搬运和施工过程中的操作流程进行改进和细化，以减少模块的隐藏潜力。开裂的可能性。

3）EL 是一种简单有效的裂缝检测方法。

一、导致元件开裂的因素一、生产过程中的开裂因素

设备因素：组件生产过程中，纵梁机、覆膜机、装框机直接对组件施力。参数设置不当或设备故障都会导致电池开裂。

原材料因素：原材料的好坏直接影响到元器件的质量，原材料缺陷也是造成元器件裂纹的主要原因。

工艺参数因素：在组件生产中使用不正确的工艺参数也会导致电池片产生裂纹；焊接温度过高，容易造成模组开裂，层压参数设置不合理，抽真空压力过高。太大太快也会导致部件出现裂纹。

二、储运裂纹因素

模块箱体变形、雨水长期渗入、组件来回运输导致箱体歪斜。箱内单个模组有移动空间，运输过程中模组晃动造成斜裂。

托盘的强度不够。在组件搬运过程中，托盘变形，导致组件表面受力，导致电池片出现网状裂纹。

在部件运输过程中，叉车司机的暴力装卸、运输车辆的大颠簸、二次反向运输等也会造成部件开裂。

3、安装施工中的裂缝因素

工人在安装和清洁过程中操作不当也可能导致部件出现裂纹。如下图所示，施工人员踩踏构件进行安装，运维人员站在构件上对构件进行清洗等不规范的操作会导致构件开裂。

二、光伏组件开裂的预防 卸货前，检查组件外箱外观是否完整，运输状态是否完好，确保卸货安全。

存放组件时，请确保场地水平且组件上下对齐。

搬运组件时，避免使用头部、肩部或背部顶部组件，应由两个人抬起一个组件，必要时使用简易翻转车进行转换。

放置模块时，禁止放置模块或靠在坚硬不平整的表面上。开箱后应立即安装，以免模块散落在项目现场。

安装模块时，避免踩到模块，可以站在模块的铝框上，也可以使用专用的站立支架，按照从上到下、从左到右的安装顺序。

在施工现场电池片有危险性吗，应严格按照施工规范要求执行，确保卡箍或螺钉固定在正确的安装位置并拧紧。

三、组件裂缝检测 EL（电致发光）是一种简单有效的光伏组件裂缝检测方法。原理如下：

晶体硅电池施加正向偏压，电源向太阳能电池注入大量不平衡载流子。电致发光依赖于从扩散区注入的大量不平衡载流子的连续复合发光。使用 CCD (CMOS) 相机 这些光子在计算机处理后被捕获和显示。EL 图像的亮度与电池的少数载流子扩散长度和电流密度成正比。有缺陷的地方，少数载流子扩散长度较短，因此显示的图像较暗。因此，可以通过测试图像的明暗来判断元件的好坏。

整个测试过程需要在黑暗的环境中进行。

下图为EL下的线性裂纹：

下图为EL下的片状裂纹：

下图为EL下组件缺失的一角：

便携式 EL 测试仪：

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