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光伏组件的“热斑效应”
发布时间:2017-07-04  来源:光伏商贸网
摘要: 兔子君在之前的姊妹文《光伏组件的隐裂、识别及预防》中提到,隐裂、热斑、PID效应,是影响光伏组件性能的三个重要因素。今天兔子君带大家了解一下电池片热斑形成的原因、检测方法及应对措施。

光伏组件的“热斑效应”

兔子君导读

兔子君在之前的姊妹文《光伏组件的隐裂、识别及预防》中提到,隐裂、热斑、PID效应,是影响光伏组件性能的三个重要因素。今天兔子君带大家了解一下电池片热斑形成的原因、检测方法及应对措施。

什么是“热斑效应”

相信大部分光伏圈的小伙伴都听说过“热斑效应”及其危害。常见的资料对于热斑的解释为:在一定条件下,一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热,这就是热斑效应。

但是上述解释并不全面,其实形成热斑的根本原因是,在一个串联电路中,电池的工作状态不一致,而造成这种“不一致”的,除了局部遮挡外,还可能是电池本身的缺陷或不同。使用红外热像仪可以简便快捷检测出组件热斑(下图)。

实际上,就好像没有两片一样的树叶,也没有两片一模一样的电池,电池之间性能完全一样的可能性是很小的。由此可见,热斑效应是光伏组件中一种常见的正常现象,大家也不必谈“热斑”色变。

“热斑”对组件的影响

对于晶硅太阳能电池,小的遮挡也可引起大的功率损失。严重时,热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、栅线毁坏、封装材料老化等永久性损坏,甚至造成整个太阳能组件的报废或重大火灾。据国外权威统计,热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿命至少减少10%。

焊接问题引起电池热斑烧毁

材料或工艺问题引起的封装材料脱层

然而,薄膜太阳能电池(如铜铟镓硒、碲化镉等)普遍弱光性能好,所以阴影遮挡对于薄膜电池影响比对晶硅电池小得多。

热斑耐久试验

在标准IEC61215:2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定性》中,专门设置了热斑耐久试验,以测定光伏组件经受热斑效应的能力,试验内容大致如下:

1. 装置

(1)辐照源1,稳态太阳模拟器或自然光,辐照度不低于700W/㎡,不均匀度不超过±2%,瞬时不稳定度在±5%以内。

(2)辐照源2,C类(或更好)的稳态太阳模拟器或自然光,其辐照度为1000W/㎡±10%。

(3)太阳电池组件I-V曲线测试仪。

(4)一组对试验太阳电池组件遮光增量为5%的不透明盖板。

(5)一个适当的温度探测器。

2. 程序

在太阳电池组件试验前应安装厂商推荐的热斑保护装置。

(1)将不遮光的组件在辐照源1下照射,测试其I-V特性和最大功率点。

(2)使组件短路,组件在稳定的辐照源1照射下,用适当的温度探测器测定最热的电池单片。

(3)完全挡住选定的电池单片,用辐照源2照射组件。在此过程中组件的温度应该在50℃±10℃。

(4)保持此状态经过5小时的曝晒。

(5)再次测定组件的I-V特性和最大功率点。

3. 要求

(1)太阳电池组件无严重外观缺陷。

(2)太阳电池组件最大输出功率的衰减不超过试验前测试值的5%。

应对“热斑”的措施

生产阶段措施:

1. 控制电池内部的杂质。

2. 在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管,以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。

应用中的措施:

1. 为表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用,需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测,确定其承受热斑加热效应的能力。

2. 采用性能一致性好的电池或组件。

3. 安装位置应保证组件尽量不被遮挡。

4. 及时清理维护,除去组件表面污染物。

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