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薄膜光伏元件的熱斑效應(yīng)和應(yīng)對(duì)措施

作者: | 發(fā)布日期: 2011 年 12 月 22 日 17:57 | 分類(lèi): 行業(yè)知識(shí)

隨著科技日新月異的發(fā)展,光伏發(fā)電技術(shù)在國(guó)內(nèi)外均得到了廣泛的應(yīng)用,其應(yīng)用形式多種多樣,應(yīng)用場(chǎng)所分布廣泛,主要用于大型地面光伏電站、住宅和商用建筑物的屋頂、建筑光伏建筑一體化、光伏路燈等。在這些場(chǎng)所,不可避免的會(huì)出現(xiàn)建筑物、樹(shù)蔭、煙囪、灰塵、云朵等對(duì)太陽(yáng)能電池元件造成遮擋。因此,人們關(guān)心的是此類(lèi)情況對(duì)太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率影響有多大,又該如何解決呢?

在實(shí)際應(yīng)用中,太陽(yáng)能電池一般是由多塊電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái),以獲得所期望的電壓或電流的。為了達(dá)到較高的光電轉(zhuǎn)換效率,電池組件中的每一塊電池片都須具有相似的特性。在使用過(guò)程中,可能出現(xiàn)一個(gè)或一組電池不匹配,如:出現(xiàn)裂紋、內(nèi)部連接失效或遮光等情況,導(dǎo)致其特性與整體不諧調(diào)。在合理的光照條件下,一串聯(lián)支路中被遮蔽的光伏電池,會(huì)由發(fā)電單元變?yōu)楹碾妴卧徽诒蔚? 光伏電池不但對(duì)元件輸出沒(méi)有貢獻(xiàn),而且會(huì)消耗其它電池產(chǎn)生的電力,此時(shí)會(huì)發(fā)熱,這就是熱斑效應(yīng)。

相對(duì)于晶體矽而言,非晶矽薄膜電池組件在整個(gè)元件上膜厚比較均勻,多個(gè)子電池的電流匹配良好,不會(huì)出現(xiàn)晶體矽元件易發(fā)生裂紋或隱裂紋的情況,通過(guò)優(yōu)異的生產(chǎn)工藝和嚴(yán)格的品質(zhì)控制體系制成的非晶矽光伏組件,幾乎不會(huì)發(fā)生薄膜元件中各子電池內(nèi)部連結(jié)失效的問(wèn)題。另外,對(duì)于晶體矽太陽(yáng)電池,小遮擋即可引起大功率損失,導(dǎo)致元件溫度過(guò)高,嚴(yán)重的會(huì)燒壞元件,甚至引起重大火災(zāi);但非晶矽薄膜電池的電流密度較小,陰影遮擋對(duì)于薄膜電池也會(huì)存在影響,但是影響要比晶體矽電池小得多。

針對(duì)薄膜光伏產(chǎn)品的熱斑效應(yīng),國(guó)際電子電機(jī)委員會(huì)制定了嚴(yán)格的認(rèn)證試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品必須在極為嚴(yán)酷條件下經(jīng)受住熱斑效應(yīng)的測(cè)試。薄膜光伏元件經(jīng)過(guò)熱斑耐久試驗(yàn)之后,首先進(jìn)行外觀檢查,對(duì)任何裂紋、氣泡或脫層等情況進(jìn)行記錄或拍照。如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的嚴(yán)重外觀缺陷,如:破碎、開(kāi)裂、彎曲、不規(guī)整或損傷的外表面;元件有效工作區(qū)域的任何薄膜層有超過(guò)一個(gè)電池面積10%以上的空隙、看得見(jiàn)的腐蝕,在元件的邊緣和任何一部分電路之間形成連續(xù)的氣泡或剝層等,喪失機(jī)械完整性,導(dǎo)致元件的安裝或工作都受到影響,則視為不合格。如果存在外觀缺陷但不屬于上述的嚴(yán)重外觀缺陷,如:元件有效工作區(qū)域的任何薄膜層有空隙和可見(jiàn)的腐蝕,輸出電線有可見(jiàn)的腐蝕等,則拍照進(jìn)行記錄;如果在對(duì)后續(xù)的其他測(cè)試實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響,則認(rèn)為薄膜光伏元件通過(guò)了熱斑效應(yīng)測(cè)試,如果造成影響,則另選兩塊元件重新進(jìn)行熱斑效應(yīng)測(cè)試。此外,元件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的最大輸出功率的衰減不能超過(guò)測(cè)試前的5%;絕緣電阻應(yīng)滿(mǎn)足初始試驗(yàn)的同樣要求。

解決熱斑效應(yīng)問(wèn)題的通常做法,是在元件上并聯(lián)一個(gè)二極管。通常情況下,這個(gè)二極管不影響元件正常工作。當(dāng)組件中的電池被遮擋時(shí),此時(shí)二極管導(dǎo)通,從而避免被遮電池過(guò)熱損壞。

令客戶(hù)可以放心的是,目前,包括普樂(lè)新能源在內(nèi)的國(guó)內(nèi)多家薄膜元件制造商通過(guò)了國(guó)際上最權(quán)威的和最嚴(yán)酷的產(chǎn)品工作性能和安全性能的認(rèn)證。需要注意的是,光伏電站的設(shè)計(jì)、施工和并網(wǎng)使用過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)充分考慮到遮擋對(duì)光伏電站和光伏系統(tǒng)的影響,需要對(duì)光伏電站進(jìn)行合理的布局并采用最大功率控制等技術(shù)把陰影對(duì)光伏系統(tǒng)的影響減小到最低程度。

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