光伏熱斑效應

熱斑效應在一定條件下，一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應。這種效應能嚴重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由于熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。孤島效應：太陽能發(fā)電系統(tǒng)與市電系統(tǒng)并聯(lián)供電時，當市電發(fā)生故障系統(tǒng)未能及時檢知并切離市電系統(tǒng)，而產(chǎn)生獨立供電現(xiàn)象。一旦發(fā)生孤島運轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，會造成人員受傷與設備之損壞，故系統(tǒng)設計須具備該效應偵測保護功能。改善的方法就是采用“反孤島檢測”。太陽電池組件熱斑效應介紹及檢測方法：太陽電池組件通常安裝在地域開闊、陽光充足的地帶。在長期使用中難免落上飛鳥、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽電池組件上就形成了陰影，在大型太陽電池組件方針中行間距不適合也能互相形成陰影。由于局部陰影的存在，太陽電池組件中某些電池單片的電流、電壓發(fā)生了變化。其結(jié)果使太陽電池組件局部電流與電壓之積增大，從而在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升。太陽電池組件中某些電池單片本身缺陷也可能使組件在工作時局部發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫“熱斑效應”。在實際使用太陽電池中，若熱斑效應產(chǎn)生的溫度超過了一定極限將會使電池組件上的焊點熔化并毀壞柵線，從而導致整個太陽電池組件的報廢。據(jù)國外權(quán)威統(tǒng)計，熱斑效應使太陽電池組件的實際使用壽命至少減少10%。熱斑現(xiàn)象是不可避免的，盡管太陽電池組件安裝時都要考慮陰影的影響，并加配保護裝置以減少熱斑的影響。為表明太陽電池能夠在規(guī)定的條件下長期使用，需通過合理的時間和過程對太陽電池組件進行檢測，確定其承受熱斑加熱效應的能力。確定太陽電池組件承受熱斑加熱能力的檢測試驗叫“熱斑耐久試驗”。熱斑耐久試驗過程需嚴格遵循國際標準IEC61215-2005，試驗內(nèi)容大致如下：裝置輻照源1，穩(wěn)態(tài)太陽模擬器或自然光，輻照度不低于700W/此不均勻度不超過±2%，瞬時不穩(wěn)定度在土5%以內(nèi)。輻照源2，C類(或更好)的穩(wěn)態(tài)太陽模擬器或自然光，其輻照度為1000W/廿±10%。太陽電池組件I-V曲線測試儀。一組對試驗太陽電池組件遮光增量為5%的不透明蓋板。一個適當?shù)臏囟忍綔y器。程序在太陽電池組件試驗前應安裝廠商推薦的熱斑保護裝置。將不遮光的組件在輻照源1下照射，測試其I-V特性和最大功率點。使組件短路，組件在穩(wěn)定的輻照源1照射下，用適當?shù)臏囟忍綔y器測定最熱的電池單片。完全擋住選定的電池單片，用輻照源2照射組件。在此過程中組件的溫度應該在50°C±10°C。保持此狀態(tài)經(jīng)過5小時的曝曬。再次測定組件的I-V特性和最大功率點。要求太陽電池組件無嚴重外觀缺陷；太陽電池組件最大輸出功率的衰減不超過試驗前測試值的5%；由試驗過程得知，熱斑耐久試驗的最終目的是對太陽電池組件廠商的產(chǎn)品質(zhì)量有嚴格要求，而試驗過程也對試驗裝置有準確的規(guī)定。試驗中，關(guān)鍵裝置輻照源的選擇有穩(wěn)態(tài)太陽模擬器和自然光這2種。眾所周知，自然光具有眾多非人為的不穩(wěn)定因素，諸如地區(qū)分布、氣候變化、風向、溫度等。根據(jù)實地測試，上海地區(qū)夏季正常晴天的中午自然光輻照度僅為700-800W/廿，很難達到1000W/廿的試驗要求，更談何持續(xù)5小時的曝曬。綜上，熱斑耐久試驗通常使用穩(wěn)態(tài)太陽模擬器對太陽電池組件進行檢測。中心自主研發(fā)的熱斑耐久檢測設備是實驗室模擬熱斑條件的必需設備，利用此設備進行熱斑耐久加速試驗可以盡早暴露質(zhì)量問題，降低質(zhì)量風險，提高產(chǎn)品可靠性和使用壽命，不僅適用于組件熱斑試驗，同時也滿足早期光衰減試驗要求。設備參數(shù)如下：有效照射面積：1600mm*1000最大輻射強度：＞1000W/廿光源光譜分布：C級均勻度：±9.2%，C級瞬時不穩(wěn)定度：±3%，C級人機界面控制：PLC控制，樣品溫度、穩(wěn)定度、副照度實時顯示和積分功能。在太陽能組件上,一塊組件根據(jù)需要會并聯(lián)若十個二極管，為方便理解我假設一個電池片并聯(lián)一只二極管，由電池片被遮擋等原因，會出現(xiàn)熱斑效應，此時該塊電池片會被與之并聯(lián)的二極管旁路掉,二極管正向?qū)?，另外幾個電池片仍能夠正常工作.現(xiàn)在我有以下問題請教各位前輩：1、假設被旁路掉的電池片（下稱壞片）被完全遮擋，意思就是這個電池片起不到任何發(fā)電的作用，這個電池片就相當于一個PN結(jié)靜態(tài)狀態(tài)，此時P極多空穴，N極多電子，PN結(jié)簿層有一個內(nèi)在自建電場，P側(cè)帶負電，N側(cè)帶正電，對外保持電中性，當該壞片接入電池組時，其它電池正常發(fā)電，由于與之相鄰的電池片在工作故產(chǎn)生電壓，此時加在這個壞片上的兩端的電壓有勢差，即P極電壓高于N極電壓（關(guān)鍵地方，不知道對不對？），此時壞片才有可能作為耗電部件存在，有P向N的正向電流導通，耗電發(fā)熱，直到燒掉該電池，甚至整個串聯(lián)電路停止供電，進而影響光伏供電系統(tǒng)?；诖思僭O，旁路二極管才起到旁路的作用，由于旁路二極管反向電阻無窮大，阻止電流通過二極管與壞片組成的內(nèi)部電路（除漏電流外，無反向電流通過壞片），又由于二極管的正向?qū)щ娦阅?，使壞片相鄰的兩片電池通過二極管正向?qū)?，仍形成完整電池供電電路。上述理解是否正確，我主要疑點是壞片的正極電壓高于負極這個假設是不是成立，以及在這種勢差下，由于并聯(lián)了一個反向電阻無窮大的二極管，就能截斷反向電流通過壞片的的假設是否正確？2、請高于解釋一下，N個電池片串聯(lián)時，電壓等于每個電池片的兩端電壓之和，假設低電位端電勢為零，那就是一個一個的電池片電壓向高處