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太阳能电池组件“热斑效应”分析

  虽然采取了以上部分措施,目前曲线异常依然存在,很多组件都有不同程度的热斑,有些措施实施起来有些难度,进展还需要时间和相关设备,还有措施实施的还不彻底。如何保证每个组件都用一包72片或54片同一档次的电池,且不会衰减,仍然需要持续改进。

  光伏组件的热斑效应和试验方法

  热斑耐久试验:

  热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久性损坏,是影响光伏组件输出功率和使用寿命的重要因素,甚至可能导致安全隐患。因此,IEC 61215:2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定性》专门设置了热斑耐久试验,以考核光伏组件经受热斑加热效应的能力。

  热斑耐久试验过程包括最坏情况的确定、5小时热斑试验以及试验后的诊断测量,过程分为以下4 个步骤。

  1、选定最差电池

  由于受到检测时间和成本的限制,热斑耐久试验不能针对组件中的每一个电池进行。因此,正式试验之前先比较和选择热斑加热效应最显著的电池。具体方法是,在一定光照条件下,将组件短路,依次遮挡每个电池,被遮光后稳定温度最高者为最差电池片。电池温度可以用热成像仪等仪器测量。对于串联-并联-串联连接方式的大型组件,标准允许随机选择其中30%的电池进行比较。

  对于串联和串联-并联连接方式的组件,IEC61215 标准给出了两种快速的方法。第一种方法是:将组件短路,不遮光,直接寻找稳定工作温度最高的电池。第二种方法是:将组件短路,依次遮挡每个电池,选择遮光后组件短路电流减少最大的电池。不过大部分推荐采用第二种方法,这主要是考虑到测量短路电流精度较高,测量结果可以用于下一个步骤的判断,而且短路电流跟失谐电池消耗的功率有直接关系。

  2、确定最坏遮光比例

  选定最差电池之后,还要确定在何种遮光比例下热斑的温度最高。即用一组遮光增量为5%的一组不透明盖板,逐渐减少对该电池的遮光面积,监测电池被遮部位背面的稳定温度,看何时达到最高温度。目前最常见的电池规格有156mm*156mm 和125mm*125mm 两种,因此实验室需要准备两组不透明盖板。

  以上两个步骤所使用的辐射源,可以是稳态太阳模拟器或自然阳光,辐照度不低于700W/m2,不均匀度不超过±2%,瞬时稳定度在±5%以内。如果气候条件允许,可优先选择自然阳光。南方的实验室在这方面优势明显。

  3、5小时热斑耐久试验

  标准要求辐射源为C 类或更好的稳态太阳模拟器或自然阳光,其辐照度为1000W/m2±10%。实际上自然阳光很难在5 小时的长时间内保持10%的稳定度,因此须采用稳态太阳模拟器。光谱近似日光的氙灯是最佳选择,全光谱金卤灯也可以满足光谱要求。须注意灯阵列的设计,使测试平面的辐照不均匀度小于±10%;同时配备稳压电源,保证试验期间辐照不稳定度小于10%。

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