随着光伏组件制造工艺的成熟和大规模的生产，产品价格的降低，更多、更大规模的光伏电站相继建成投产，然而带来的问题是光伏组件各类质量问题导致的组件效率的衰减异常、产品质量问题等。

根据国际电工委员会(IEC)制定的标准(IEC61215和IEC61730等)，通过相关检测机构认证的光伏组件应当具有25年的生命周期，但是在实验室内开展的模拟实验不能充分反映在自然条件下光伏组件的长期表现。

目前常见的光伏组件质量问题包括组件破裂、热斑、主栅线氧化、接线盒腐蚀、封装材料脱层、背板开裂和闪电纹、蜗牛纹等。

在对光伏电站开展技术监督工作过程中，通过目视检查和检测报告的查阅分析，发现近些年越来越多的光伏电站的光伏组件出现形如蛛网，亦或是电池栅线熔点相连如线纵横的现象，这种现象被形象的称为闪电纹；以及宽如手指的暗色线条又被称为蜗牛纹。

通过对这一类出现闪电纹和蜗牛纹的光伏电站，进行归类比较，发现多数出现闪电纹和蜗牛纹的光伏电站所使用的光伏组件，为安装使用超过5年以上的多晶硅电池组件比例较多，而这其中所有的案例无一例外的全部为单玻光伏组件。

闪电纹和蜗牛纹仅仅影响了组件的外观，还是另有其它问题？同时造成这种现象的成因则又和什么有关呢？


光伏组件蜗牛纹最早是由德国哈默尔恩太阳能研究院(ISFH)的Marc Koentges在2004年提出的，在国外被称之snail trails或snail tracks。

2012年光伏行业国际杂志Photon报道，世界范围内的组件生产厂家的产品中均出现过蜗牛纹现象。

在国内，蜗牛纹同样困扰着光伏组件制造厂商和业主单位。据报道，2013年8月，新疆某50MW光伏电站出现批量蜗牛纹现象，其中蜗牛纹组件覆盖占比75%；2014年山东某250MW光伏电站30%组件出现蜗牛纹现象。

2016年6月3日，一段质疑并谴责中国某公司供应组件出现蜗牛纹问题的视频上传至Youtube网站，引起光伏制造行业和光伏发电企业的轩然大波。然而不管是蜗牛纹还是闪电纹，对光伏组件的功率以及使用寿命的影响，研究者们目前并没有统一的结论，这也使得关于蜗牛纹的问题的争议持续不断，开展正常组件和蜗牛纹组件的功率衰减比对实验，结果见表1。


由表1可以看出，蜗牛纹组件的功率衰减与正常组件的差别很小，对于使用1年的组件，蜗牛纹组件的平均衰减有可能还不及部分正常组件的基本光衰减率。

另外JipengChang等通过测定光伏组件最大功率以及对应的最大电压和和最大电流，比对发现蜗牛纹引起的功率损失为6%，结果见表2。


由表2可以看出，对应未出现蜗牛纹的组件功率损失为3.43%，可以认为是正常的性能衰减，而出现蜗牛纹后的组件效率损失为9.44%，扣除光伏组件基本衰减后，可以得到由蜗牛纹所引起的功率损失大约为6%。

AlbertoDolara等通过为期22天的实验，测定了4块蜗牛纹组件的功率变化，与通用条件下的正常组件进行大量对比之后确定蜗牛纹引起的功率损失范围为14%-35%。

以上情况表面蜗牛纹组件的功率衰减并未完全决定于其隐裂的严重程度，但是蜗牛纹会加速光伏组件的功率衰减和材料老化，对比发现出现蜗牛纹的光伏组件的最大电流下降明显大于无蜗牛纹的光伏组件。


不同的文献针对蜗牛纹的成分均进行探究。有研究认为蜗牛纹的主要成分是单质银(Ag)。

有研究证明了蜗牛纹是碳酸银(Ag2CO3)和硅片中的微孔阵列共同作用的结果。

有研究则指出蜗牛纹是碳酸银(Ag2CO3)和乙酸银(AgC2H3O2)的混合物，并且成分中的乙酸银(AgC2H3O2)是是蜗牛纹呈现可见状态的引发因素。

那么组件受到背板与边框硅胶的保护，电池片是如何被氧化的呢？在对出现蜗牛纹的组件进行分析时我们发现，纹路一般都伴随着电池片的隐裂出现，在EL成像中能够清楚看到出现蜗牛纹组件中的电池片隐裂。

虽然这种隐裂对于组件的功率衰减似乎并无大的影响，但是电池片的隐裂本身就对发电功率有影响，会使得电流不能从印刷电极栅线流向汇流条。蜗牛纹组件EL成像对比见图2。


在对出现蜗牛纹的组件进行分析时我们发现，纹路一般都伴随着电池片的隐裂出现，在EL成像中能够清楚看到出现蜗牛纹组件中的电池片隐裂。

虽然这种隐裂对于组件的功率衰减似乎并无大的影响，但是电池片的隐裂本身就对发电功率有影响，会使得电流不能从印刷电极栅线流向汇流条。

据报道，如果裂痕达到电池表面积的8%，就将对其产出产生不良影响，如果电池断裂部位达到12%，产出相对断裂区域则出现线性下降。
国外有文章指出蜗牛纹的出现与水汽有关，尤其是从背板透过的水汽，通过EVA胶膜后从隐裂处渗过，在电池片表面富集，造成银浆氧化，形成黑色纹路。

而实验室将隐裂的电池片层压，不用背板封装，将组件放入湿热老化箱中，无法重现蜗牛纹，可见蜗牛纹的出现不仅仅与水汽的单方面作用有关。

那么是否与EVA胶膜的关系较大。EVA胶膜配方中包含交联剂，抗氧剂，偶联剂等助剂，其中交联剂一般采用过氧化物来引发EVA树脂的交联，由于过氧化物属于活性较高的引发剂，如果在经过层压后交联剂还有较多残留的话，将会对蜗牛纹的产生有引发和加速作用。

那么蜗牛纹的出现是一个综合的过程，EVA胶膜中的助剂、电池片表面银浆构成、电池片的隐裂以及体系中水份的催化等因素都会对蜗牛纹的形成起促进作用，而蜗牛纹现象的出现也不是必然，而是有它偶然的引发因素，这也解释了同一批次组件中不是所有的组件都必然出现的现象。

闪电纹则对应另外一种缺陷，如用EL检测光伏组件，便可发现在闪电纹的部位发生电池片隐裂，纹路是吻合的。

而一般发生隐裂的部位，在户外阳光曝晒时发生热斑，导致出现隐裂的电池片及周边的密封材料发热，电池片银栅线烧熔，形成闪电纹。这种隐裂的组件并不是户外曝晒就一定出现闪电纹的情况，而因浆料问题或印刷问题再层压封装的组件，出现闪电纹的概率较大。
参考某光伏电站使用的批次为2013年12月份、2014年1-3月份和7-8月份生产的光伏组件，在2000块组件中有800块组件出现闪电纹，占比40%以上。

通过研究资料显示，主要产生的原因有以下三点：

1. EVA交联度太低，或不均性过大，导致在户外使用的时候，因为户外天气环境的原因，使得EVA与背板的收缩不一致，造成电池片应力差异，达到一定受力强度，导致电池片隐裂，进而在光照过程中产生热斑，局部的热斑过热造成栅线出现熔断或闪电纹；

2. EVA交联度交联反应在封装后持续交联，产生硫、氧，与电池片栅线中的银反应，进一步加速栅线老化并出现闪电纹；

3. 电池片隐裂，发生隐裂的部位在光强照射下，发生热斑，以及隐裂或进一步的裂片造成电池片形成负载状态，加速热量的积累。

如何及时发现和应对策略

光伏的技术监督一直对于光伏组件热斑和开展热斑检查和热斑治理非常重视，在技术监督相关标准中也明确光伏电站开展热斑检查的管理要求和技术要求，光伏电站严格执行热斑检查并记录热斑情况，建立热斑组件台账，根据热斑情况进行分析判断，必要的时候补充进行EL测试判断其内部故障，防止热斑的情况造成对光伏组件EVA和背板材料热膨胀导致电池片受到不同程度的机械应力，进而产生隐裂，以及加速背板材料和EVA材料的老化，造成水汽的进入和栅线的氧化。

在后续光伏组件更换采购时，考虑购买使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚烯烃弹性体(POE)代替EVA封装材料的光伏组件。

也可以使用双玻组件，双玻组件是一种正反面均为钢化玻璃封装的光伏组件，相对于单玻加背板的光伏组件，在组件机械载荷强度，抗水汽进入，抗诱发电势衰减(PID)，防止背板划伤等方面均有显著效果。

蜗牛纹现象作为一种世界范国内广道业主诟病的组件质量问题，目前正在受到科研院所和生产厂商的高度关注。

研兖者们对于其组成成分提出了Ag、Ag2CO3和AgC2H3O2等多种看法,对于这些成分的确定虽然有相关文献成果进行报道,但是关于其具体的形成机理仍然缺少深入的探索和证明。

在防治蜗牛纹方面，银栅线与各类活性物的化学反应是蜗牛纹形成的核心。

针对这些化学反应,可通过以下方式抑制蜗牛纹的产生：改进封装材料以减小电池组件隐裂、控制添加剂含量、根除乙酸的产生(替换EVA)。
而双玻组件的推广则在减少组件隐裂、防止水汽入侵光伏组件，防止电池片栅线氧化等方面具有一定优势。实际上，将这两者结合起来,应当可以获得更好的蜗牛纹防治效果。

目前，在国家加快实现低碳发展的进程中，加速扩大的光伏系统建设规模成为收府实现承诺的保障之一，力争用100GW的巨额指标将2030年的碳排放下将60％~65%(相比2005年)。而蜗牛纹课题作为光伏组件一个“痛点”向题，仍然处于探索阶段。探索这一难题的解决方案具有科研价值和经济效益。

原标题：光伏组件蜗牛纹、闪电纹对使用寿命的影响