摘要：本文通過分析光伏組件表面發生白色線條的成分和通過靜電放電模擬白色線條的產生過程，討論白色線條的可能產生原因和避免方式。
光伏組件在生產過程中,偶爾會在電池片的表面出現白色線條,導致整個組件降級。有些白色線條，如光伏電池片、玻璃在層壓前的機械性損傷，會造成諸如電池片劃傷（圖1）、玻璃劃傷（圖2）和玻璃磨損（圖3）等白色線條。這類線條通過肉眼容易辨別，并且在組件層壓前就可以被發現，因此生產過程中防范也比較容易。而另一種白色線條并非機械損傷造成，外觀形式閃電，往往在末端還會開叉、分支（圖4）。
其在層壓前沒有任何的朕兆，只有在層壓后才會被發現。而且往往換了一批EVA膠膜后，該現象就不再出現，所以組件廠一般會把這個問題歸咎于EVA膠膜工廠的生產質量問題。而EVA膠膜廠因為配方、生產工藝沒有任何更改，所以也無從防范該現象的再次發生。當出現組件發生類似質量問題時，組件廠往往要求EVA膠膜廠收購出現白線的組件來解決，但實際的原因雙方并沒有查清。
國外有些公司把此現象稱為靜電紋，但是否真是靜電造成，未見國內有企業實際模擬白色線條的發生過程。眾所周知，EVA樹脂是電的不良導體，由于其優秀的絕緣性能，被大量的用于電線電纜的絕緣。同時又由于高VA含量的EVA透明度高，使其能夠大量的被用于太陽能光伏組件的封裝。通過近幾年技術的不斷升級，EVA膠膜的體積電阻率從早期的1013歐姆厘米逐漸提升到了目前的1014到1015歐姆厘米。EVA膠膜的體積電阻率其是與白線有關？白色線條往往出現于夏季，其是否和空氣的濕度有關？
在模擬組件白線發生前，首先對白線發生的部位進行成分分析。首先對白線的位置取樣。過程是先破壞組件，將電池片和EVA膠膜從玻璃上剝離。對有白線的部位進行取樣并封閉在環氧樹脂中，在-135℃下切片，用光學顯微鏡、電子顯微鏡、能譜分析、紅外光譜等分析手段檢查是否在白線中含有雜質或者其它非EVA材料。
用電子顯微鏡（圖7）檢查，在白線的位置沒有發現可辨識的雜質。使用能譜分析，也沒能在白線位置發現任何含有金屬元素或者其它成分的無機物（圖8）。
從紅外圖譜（圖9、圖10）看，白線部分的取樣只有EVA樹脂（NE280PV）和硅（光伏電池片成分）的吸收譜，可以說明在取樣的白線位置沒有其它的有機雜質。
從以上的分析可以說明，白線部位的成分依然是EVA樹脂或者極大部分的成分是EVA樹脂，沒有或者幾乎沒有無機或者有機的雜質。
EVA膠膜靜電實驗模擬
在EVA膠膜的生產和裁切過程中會有靜電積聚，當電荷數量大時偶爾會以靜電電弧的形式放電。實驗室通過靜電發生設備產生靜電并直接將靜電電弧釋放到EVA膠膜表面上，以此模擬EVA膠膜表面靜電釋放的過程和觀察靜電釋放后可能帶來的后果。
本實驗采用J2310式感應起電機，如圖11和圖12。當兩個起電盤快速旋轉時，在兩個放電球部聚集電性不同的電荷，將EVA膠膜置于其中部，以便模擬放電過程。
在靜電釋放實驗中，首先觀察放電后的膠膜表面變化，再以玻璃-EVA膠膜-電池片-EVA膠膜-背板的結構按太陽能光伏組件的常規工藝進行層壓，觀察其正面的變化。實驗使用的靜電電壓與實際情況中一樣是無法控制的。本實驗對比了兩個變量，比較其可能對實驗結果的影響。
使用三種不同體積電阻率的EVA膠膜，觀察體積電阻率是否影響白線的產生；
同一種體積電阻率的EVA膠膜，用不同的相對濕度對其進行處理，觀察白線的產生是否有不同。
實驗結果如下：
1）靜電釋放后，在EVA膠膜的表面都沒有發現明顯的痕跡。此可能是由于EVA膠膜表面壓花后，導致表面發白而無法觀察到膠膜表面是否有發白的變化。
2）將EVA膠膜按光伏組件的結構進行層壓，發現所有的膠膜都有白色線條出現。
以上實驗的結論是靜電以電弧形式釋放后都會在層壓后的EVA膠膜中發現有白色線條。是否產生白色線條與EVA膠膜的體積電阻率和所處環境的相對濕度似乎關系不大。在本實驗的濕度范圍和處理時間范圍中，層壓后的試樣均產生了白色的線條。
白色線條發生機理分析和防范
EVA膠膜是電的絕緣體，其和任何絕緣體摩擦后會產生靜電。靜電的電壓可以達到很高，在積累到一定的程度后，其會以電弧形式直接釋放電荷。靜電的釋放會在EVA膠膜中瞬間產生短路而導致了瞬間的高溫，而高溫正是EVA膠膜交聯的誘因。因其在很微小的范圍內可能達到很高的溫度而導致EVA膠膜中的過氧化物劇烈反應留下痕跡，或者是EVA樹脂被電荷擊穿導致類似電纜絕緣層被擊穿后留下的樹枝狀痕跡。其既可能是在非常微小范圍內發生的劇烈交聯，其也可能是過氧化物直接分解，其也可能是EVA樹脂被擊穿后留下了擊穿的痕跡。總之，該痕跡在組件層壓EVA樹脂經過融化而變成全透明后，在藍色或者黑色的電池片上非常明顯的顯現出來。這種白色線條明顯的特征是形狀類似于閃電、有分叉，大小不一。
如果以上分析的原因正確，要避免EVA膠膜中白色線條的出現，就要盡量避免EVA膠膜表面靜電的積累。而EVA膠膜在生產和使用中均會與其它絕緣體接觸而產生靜電。。
EVA膠膜在生產過程中有兩種收卷方式，摩擦收卷和中心收卷。摩擦收卷使用一個橡膠輥與EVA膠膜同步把EVA膠膜送到紙管芯上。由于橡膠輥是帶電機的主動輥，所以EVA膠膜和橡膠輥是同步的，所以盡管該收卷方式的名稱中有“摩擦”兩個字，實際上EVA膠膜和橡膠輥之間的摩擦并不嚴重。另外由于該種收卷方式得到的膠膜收卷比較松，所以已收好的EVA膠膜層與層之間的摩擦也非常少。另一種收卷方式是中心收卷，其使用一個金屬輥芯旋轉收卷。中心收卷的旋轉動力來自于金屬輥芯，所以EVA膠膜容易越收越緊，EVA膠膜層與層之間發生摩擦而累計靜電電荷。有些中心收卷的設備在金屬輥芯前有一個橡膠的展平輥，該輥為被動輥，完全依靠EVA膠膜帶動，此處是一個比較容易產生靜電的部位。以上兩種方式，從原理上講，中心收卷更容易產生靜電。
在EVA膠膜的裁切過程中，EVA膠膜也容易積累靜電。如果裁切過程中使用了橡膠輥作為過渡的被動輥，其會大量的在EVA膠膜表面產生電荷積累。同時如果裁切機的平臺使用玻璃，此位置也是一個容易電荷積累的場合。一些結構復雜的自動裁膜機由于采用了數量不少的橡膠輥作為展平、過渡等目的，其比結構簡單的裁膜機更容易在EVA膠膜上引起靜電荷的積累。從原理上講，使用人工裁切的裁膜平臺由于沒有或者很少有被動轉動的橡膠過渡輥，其與自動裁切設備比較不容易產生靜電電荷積累。
如何避免在EVA膠膜生產和裁切中靜電電荷的積累是防范白色線條出現的有效方法之一。海優威通過對生產設備的改進和防止EVA膠膜層與層之間的摩擦而有效的防止了白色線條的出現。同時組件廠在EVA膠膜的裁切過程中也應有效的避免膠膜和其它絕緣部件的摩擦。
結束語
由于白色線條嚴重影響光伏組件外觀，降低了組件品質而導致報廢或者降級，因此在EVA膠膜的制造和裁切過程中應盡量避免靜電的積累。如盡量使用摩擦收卷裝置、盡量不使用橡膠展平輥（或者在展平輥后再增加一個金屬輥以釋放電荷）、裁切機上盡量少用、不用橡膠輥等。
由于光伏組件白色線條的發生可能還有更多的影響因素，本文未解釋所有的疑問，比如夏天更容易發生白色線條、白色線條的發生是無規律的等等，因此有關白色線條產生的原因還需要進一步研究和分析。
來源：摩爾光伏
