本發(fā)明涉及一種光伏組件可靠性的預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

1、熱循環(huán)測試(thermal?cycling?test，tc)是光伏組件可靠性加速老化測試，測試結(jié)果可用于評估光伏組件的抗熱應(yīng)力能力，以指導(dǎo)篩選制作光伏組件的材料。因此，針對選用新材料制備光伏組件或者使用已有材料制備新結(jié)構(gòu)的光伏組件而言，熱循環(huán)測試的結(jié)果是評估光伏組件選用的新材料以及新結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一。

2、目前，針對選用新材料制備光伏組件或者使用已有材料制備新結(jié)構(gòu)的光伏組件，需要先制作出測試用光伏組件，然后對該測試用光伏組件進行熱循環(huán)測試，在選用材料不合適或者結(jié)構(gòu)不合適的情況下，需要進一步調(diào)整材料或結(jié)構(gòu)，并針對調(diào)整后的材料或結(jié)構(gòu)重新制作測試用光伏組件，進一步測試重新制作的測試用光伏組件，直至確定出新結(jié)構(gòu)或者選擇出新材料或者確定出所有新結(jié)構(gòu)或所選新材料均不合適。

3、針對現(xiàn)有的這種熱循環(huán)測試。一方面，其結(jié)果只能反映光伏組件的抗熱應(yīng)力能力，并不能得到抗熱應(yīng)力作用過程、針對抗熱應(yīng)力的影響因素等；另一方面，熱循環(huán)測試周期比較長，光伏組件的新材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)致花費比較長的周期，費用高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種光伏組件可靠性的預(yù)測方法，能夠提供針對光伏組件的抗熱應(yīng)力作用過程以及針對抗熱應(yīng)力的影響因素，并能夠有效地降低光伏組件的材料選擇或新結(jié)構(gòu)設(shè)計的周期，降低光伏組件開發(fā)成本。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、一種光伏組件可靠性的預(yù)測方法，包括：

4、步驟1、為待分析光伏組件構(gòu)建出的三維模擬結(jié)構(gòu)，為所述三維模擬結(jié)構(gòu)配置基材參數(shù)，并為所述三維模擬結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分得到多個節(jié)點；

5、循環(huán)執(zhí)行下述步驟2至步驟4，在任一循環(huán)周期滿足循環(huán)停止條件，結(jié)束循環(huán)：

6、步驟2、利用配置的熱循環(huán)參數(shù)，對所述三維模擬結(jié)構(gòu)進行熱循環(huán)測試仿真；

7、步驟3、結(jié)合仿真結(jié)果、所述熱循環(huán)參數(shù)以及所述基材參數(shù)，計算所述三維模擬結(jié)構(gòu)中的每一個所述節(jié)點的斷柵因子；

8、步驟4、根據(jù)所述節(jié)點的斷柵因子，分析當(dāng)前熱循環(huán)周期是否滿足循環(huán)停止條件，在滿足所述循環(huán)停止條件的情況下，執(zhí)行步驟5；在不滿足所述循環(huán)停止條件的情況下，以當(dāng)前熱循環(huán)周期仿真處理的三維模擬結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，執(zhí)行步驟2；

9、步驟5、輸出對應(yīng)于所述待分析光伏組件的各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)、斷柵因子云圖及熱循環(huán)次數(shù)中至少一種數(shù)據(jù)。

10、可選地，上述光伏組件可靠性的預(yù)測方法還包括：確定所述待分析光伏組件包括的焊帶與電池片之間的臨界剝離力；

11、步驟3還包括：進一步結(jié)合所述臨界剝離力，計算所述三維模擬結(jié)構(gòu)中的每一個所述節(jié)點的斷柵因子。

12、可選地，步驟3包括：針對每一個所述節(jié)點執(zhí)行下述操作：

13、步驟31、計算所述節(jié)點的剝離剪力；

14、步驟32、利用所述節(jié)點的剝離剪力和所述臨界剝離力，計算所述節(jié)點的斷柵因子。

15、可選地，所述確定所述光伏組件包括的焊帶與電池片之間的臨界剝離力，包括：

16、使用iec標(biāo)準(zhǔn)測試所述待分析光伏組件使用的焊帶與電池片柵線之間剝離所使用的臨界剝離力。

17、可選地，針對所述節(jié)點的斷柵因子由所述節(jié)點的剝離剪力除以所述臨界剝離力得到的情況，

18、步驟4的循環(huán)停止條件為：當(dāng)前熱循環(huán)周期中的任意一個所述節(jié)點的斷柵因子大于或等于1。

19、可選地，步驟31包括：

20、利用所述基材參數(shù)包括的各個基材的彈性模量、基材厚度、基材熱膨脹系數(shù)、中性軸的曲率，溫度變化量以及所述仿真結(jié)果包括的所述節(jié)點的正應(yīng)變，計算所述節(jié)點的剝離剪力。

21、可選地，針對每一個循環(huán)周期作為當(dāng)前熱循環(huán)周期，步驟4分析出所述當(dāng)前熱循環(huán)周期不滿足所述循環(huán)停止條件的情況下，還包括：

22、步驟5'、利用每一個所述節(jié)點的斷柵因子，計算所述待分析光伏組件的仿真累計損傷，并將所述仿真累計損傷引入所述當(dāng)前熱循環(huán)周期仿真處理的三維模擬結(jié)構(gòu)。

23、可選地，所述基材參數(shù)包括下述參數(shù)中的多種：

24、密度、比熱容、熱膨脹系數(shù)、楊氏模量、導(dǎo)熱系數(shù)、材料類型、光伏組件尺寸以及基材尺寸。

25、可選地，所述熱循環(huán)參數(shù)包括：初始溫度、溫度變化時間及溫度變化速率。

26、可選地，步驟5輸出的各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)包括：各個基材的應(yīng)力云圖、各個所述基材對應(yīng)于所述節(jié)點的應(yīng)力大小以及對應(yīng)于所述節(jié)點的應(yīng)力方向。

27、可選地，上述光伏組件可靠性的預(yù)測方法還包括：

28、將不同結(jié)構(gòu)光伏組件的各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)、斷柵因子云圖及熱循環(huán)次數(shù)中至少一種數(shù)據(jù)進行對比；

29、根據(jù)對比結(jié)果，確定出性能滿足設(shè)定條件的光伏組件的基材所選用材料及尺寸搭配。

30、可選地，上述光伏組件可靠性的預(yù)測方法還包括：基于各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)、斷柵因子云圖及熱循環(huán)次數(shù)中至少一種數(shù)據(jù)，分析所述光伏組件熱循環(huán)失效的原因以及導(dǎo)致所述熱循環(huán)失效的因素。

31、可選地，上述光伏組件可靠性的預(yù)測方法基于ansys-apdl語言實現(xiàn)。

32、可選地，上述光伏組件可靠性的預(yù)測方法還包括：

33、使用性能滿足設(shè)定條件的基材組建測試用光伏組件；

34、按照所述熱循環(huán)參數(shù)以及預(yù)測得到的熱循環(huán)次數(shù)，對所述測試用光伏組件進行熱循環(huán)測試；

35、對熱循環(huán)測試后的光伏組件通過電致發(fā)光el測試進行驗證。

36、上述發(fā)明的第一方面的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果：

37、本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案中，通過為待分析光伏組件構(gòu)建出三維模擬結(jié)構(gòu)，并為三維模擬結(jié)構(gòu)配置基材參數(shù)，使該三維模擬結(jié)構(gòu)可以模擬待分析光伏組件或者待分析光伏組件的核心基材之間的關(guān)系，后續(xù)通過對該三維模擬結(jié)構(gòu)進行多個循環(huán)周期的熱循環(huán)測試，在每一個循環(huán)周期可以模擬出每一個節(jié)點下的各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)計，并在每一個循環(huán)周期通過計算三維模擬結(jié)構(gòu)劃分出的每一個節(jié)點的斷柵因子，不僅可以控制循環(huán)周期停止，避免進入死循環(huán)，而且能夠模擬出待分析光伏組件的斷柵因子云圖以及待分析光伏組件的熱循環(huán)次數(shù)，通過輸出對應(yīng)于待分析光伏組件的各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)、斷柵因子云圖及熱循環(huán)次數(shù)中至少一種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能夠反映待分析光伏組件的抗熱應(yīng)力能力，抗熱應(yīng)力作用過程、針對抗熱應(yīng)力的影響因素。另外，這些數(shù)據(jù)是通過模擬仿真方式得到，無需用戶專門制作測試用光伏組件，能夠大大縮短針對光伏組件新材料選擇或新結(jié)構(gòu)設(shè)計的周期，并降低光伏組件開發(fā)成本。

技術(shù)特征：

1.一種光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，步驟3包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，所述確定所述光伏組件包括的焊帶與電池片之間的臨界剝離力，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，步驟31包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，針對每一個循環(huán)周期作為當(dāng)前熱循環(huán)周期，步驟4分析出所述當(dāng)前熱循環(huán)周期不滿足所述循環(huán)停止條件的情況下，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1至6以及8任一所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光伏組件可靠性的預(yù)測方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種光伏組件可靠性的預(yù)測方法。該預(yù)測方法可包括：構(gòu)建出光伏組件的三維模擬結(jié)構(gòu)，為三維模擬結(jié)構(gòu)配置基材參數(shù)，為三維模擬結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)格劃分得到多個節(jié)點；循環(huán)執(zhí)行下述步驟，在任一循環(huán)周期滿足循環(huán)停止條件，結(jié)束循環(huán)：利用配置的熱循環(huán)參數(shù)，利用三維模擬結(jié)構(gòu)進行熱循環(huán)測試仿真；計算三維模擬結(jié)構(gòu)中的每一個節(jié)點的斷柵因子；根據(jù)節(jié)點的斷柵因子，分析當(dāng)前熱循環(huán)周期是否滿足循環(huán)停止條件，如果是，輸出對應(yīng)于光伏組件的各個基材的應(yīng)力相關(guān)數(shù)據(jù)、斷柵因子云圖及熱循環(huán)次數(shù)中至少一種數(shù)據(jù)。該方案能夠提供光伏組件的抗熱應(yīng)力作用過程以及針對抗熱應(yīng)力的影響因素，有效地降低光伏組件結(jié)構(gòu)設(shè)計的周期及開發(fā)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：郭秋燕,陳宏月,周艷方
受保護的技術(shù)使用者：晶澳（揚州）新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15