今天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。
一 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。
二 “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%。
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。
三 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:
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%。
四 应对“热斑”的措施