太陽(yáng)能電池組件“熱斑效應(yīng)”分析
雖然采取了以上部分措施,目前曲線異常依然存在,很多組件都有不同程度的熱斑,有些措施實(shí)施起來(lái)有些難度,進(jìn)展還需要時(shí)間和相關(guān)設(shè)備,還有措施實(shí)施的還不徹底。如何保證每個(gè)組件都用一包72片或54片同一檔次的電池,且不會(huì)衰減,仍然需要持續(xù)改進(jìn)。
光伏組件的熱斑效應(yīng)和試驗(yàn)方法
熱斑耐久試驗(yàn):
熱斑效應(yīng)可導(dǎo)致電池局部燒毀形成暗斑、焊點(diǎn)熔化、封裝材料老化等永久性損壞,是影響光伏組件輸出功率和使用壽命的重要因素,甚至可能導(dǎo)致安全隱患。因此,IEC 61215:2005《地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定性》專(zhuān)門(mén)設(shè)置了熱斑耐久試驗(yàn),以考核光伏組件經(jīng)受熱斑加熱效應(yīng)的能力。
熱斑耐久試驗(yàn)過(guò)程包括最壞情況的確定、5小時(shí)熱斑試驗(yàn)以及試驗(yàn)后的診斷測(cè)量,過(guò)程分為以下4 個(gè)步驟。
1、選定最差電池
由于受到檢測(cè)時(shí)間和成本的限制,熱斑耐久試驗(yàn)不能針對(duì)組件中的每一個(gè)電池進(jìn)行。因此,正式試驗(yàn)之前先比較和選擇熱斑加熱效應(yīng)最顯著的電池。具體方法是,在一定光照條件下,將組件短路,依次遮擋每個(gè)電池,被遮光后穩(wěn)定溫度最高者為最差電池片。電池溫度可以用熱成像儀等儀器測(cè)量。對(duì)于串聯(lián)-并聯(lián)-串聯(lián)連接方式的大型組件,標(biāo)準(zhǔn)允許隨機(jī)選擇其中30%的電池進(jìn)行比較。
對(duì)于串聯(lián)和串聯(lián)-并聯(lián)連接方式的組件,IEC61215 標(biāo)準(zhǔn)給出了兩種快速的方法。第一種方法是:將組件短路,不遮光,直接尋找穩(wěn)定工作溫度最高的電池。第二種方法是:將組件短路,依次遮擋每個(gè)電池,選擇遮光后組件短路電流減少最大的電池。不過(guò)大部分推薦采用第二種方法,這主要是考慮到測(cè)量短路電流精度較高,測(cè)量結(jié)果可以用于下一個(gè)步驟的判斷,而且短路電流跟失諧電池消耗的功率有直接關(guān)系。
2、確定最壞遮光比例
選定最差電池之后,還要確定在何種遮光比例下熱斑的溫度最高。即用一組遮光增量為5%的一組不透明蓋板,逐漸減少對(duì)該電池的遮光面積,監(jiān)測(cè)電池被遮部位背面的穩(wěn)定溫度,看何時(shí)達(dá)到最高溫度。目前最常見(jiàn)的電池規(guī)格有156mm*156mm 和125mm*125mm 兩種,因此實(shí)驗(yàn)室需要準(zhǔn)備兩組不透明蓋板。
以上兩個(gè)步驟所使用的輻射源,可以是穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器或自然陽(yáng)光,輻照度不低于700W/m2,不均勻度不超過(guò)±2%,瞬時(shí)穩(wěn)定度在±5%以內(nèi)。如果氣候條件允許,可優(yōu)先選擇自然陽(yáng)光。南方的實(shí)驗(yàn)室在這方面優(yōu)勢(shì)明顯。
3、5小時(shí)熱斑耐久試驗(yàn)
標(biāo)準(zhǔn)要求輻射源為C 類(lèi)或更好的穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器或自然陽(yáng)光,其輻照度為1000W/m2±10%。實(shí)際上自然陽(yáng)光很難在5 小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持10%的穩(wěn)定度,因此須采用穩(wěn)態(tài)太陽(yáng)模擬器。光譜近似日光的氙燈是最佳選擇,全光譜金鹵燈也可以滿足光譜要求。須注意燈陣列的設(shè)計(jì),使測(cè)試平面的輻照不均勻度小于±10%;同時(shí)配備穩(wěn)壓電源,保證試驗(yàn)期間輻照不穩(wěn)定度小于10%。
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