光伏热斑效应

热斑效应

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。这种效应能严重的破坏太阳电池。有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。

孤岛效应：

太阳能发电系统与市电系统并联供电时，当市电发生故障系统未能及

时检知并切离市电系统，而产生独立供电现象。一旦发生孤岛运转现象时，会造成人员受伤与设备之损坏，故系统设计须具备该效应侦测保护功能。

改善的方法就是采用“反孤岛检测”。

太阳电池组件热斑效应介绍及检测方法：

太阳电池组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使用中

难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形

成了阴影，在大型太阳电池组件方针中行间距不适合也能互相形成阴影。

由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了

变化。其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池

组件上产生了局部温升。太阳电池组件中某些电池单片本身缺陷也可能使

组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。

在实际使用太阳电池中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会

使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。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%。

热斑现象是不可避免的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。为表明太阳电池能够在规定的条

件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，确定

其承受热斑加热效应的能力。

确定太阳电池组件承受热斑加热能力的检测试验叫“热斑耐久试验”。热斑耐久试验过程需严格遵循国际标准IEC 61215-2005，试验内容大致如下：

1. 装置

(1)辐照源1，稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W/㎡，不

均匀度不超过±2%，瞬时不稳定度在±5%以内。

(2)辐照源2，C类(或更好)的稳态太阳模拟器或自然光，其辐照度为1000W/㎡±10%。

(3)太阳电池组件I-V曲线测试仪。

(4)一组对试验太阳电池组件遮光增量为5%的不透明盖板。

(5)一个适当的温度探测器。

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%；

由试验过程得知，热斑耐久试验的最终目的是对太阳电池组件厂商的产品质量有严格要求，而试验过程也对试验装置有准确的规定。试验中，关键装置辐照源的选择有稳态太阳模拟器和自然光这2种。众所周知，自然光具有众多非人为的不稳定因素，诸如地区分布、气候变化、风向、温度等。根据实地测试，上海地区夏季正常晴天的中午自然光辐照度仅为

700-800W/㎡，很难达到1000W/㎡的试验要求，更谈何持续5小时的曝晒。

综上，热斑耐久试验通常使用稳态太阳模拟器对太阳电池组件进行检测。中心自主研发的热斑耐久检测设备是实验室模拟热斑条件的必需设备，利用此设备进行热斑耐久加速试验可以尽早暴露质量问题，降低质量风险，提高产品可靠性和使用寿命，不仅适用于组件热斑试验，同时也满足早期光衰减试验要求。设备参数如下：

(1)有效照射面积：1600mm*1000

(2)最大辐射强度：>1000W/㎡

(3)光源光谱分布：C级

(4)均匀度：±9.2%，C级

(5)瞬时不稳定度：±3%，C级

(6)人机界面控制：PLC控制，样品温度、稳定度、副照度实时显示和积分功能。

在太阳能组件上,一块组件根据需要会并联若干个二极管,为方便理解我假设一个电池片并联一只二极管，由电池片被遮挡等原因，会出现热斑效应,此时该块电池片会被与之并联的二极管旁路掉,二极管正向导通,另外几个电池片仍能够正常工作.现在我有以下问题请教各位前辈:

1、假设被旁路掉的电池片（下称坏片）被完全遮挡，意思就是这个电池片起不到任何发电的作用，这个电池片就相当于一个PN结静态状态，此时P极多空穴，N极多电子，PN结簿层有一个内在自建电场，P侧带负电，N侧带正电，对外保持电中性，当该坏片接入电池组时，其它电池正常发电，由于与之相邻的电池片在工作故产生电压，此时加在这个坏片上的两端的电压有势差，即P极电压高于N极电压（关键地方，不知道对不对？），此时坏片才有可能作为耗电部件存在，有P向N的正向电流导通，耗电发热，直到烧掉该电池，甚至整个串联电路停止供电，进而影响光伏供电系统。基于此假设，旁路二极管才起到旁路的作用，由于旁路二极管反向电阻无穷大，阻止电流通过二极管与坏片组成的内部电路（除漏电流外，无反向电流通过坏片），又由于二极管的正向导电性能，使坏片相邻的两片电池通过二极管正向导通，仍形成完整电池供电电路。上述理解是否正确，我主要疑点是坏片的正极电压高于负极这个假设是不是成立，以及在这种势差下，由于并联了一个反向电阻无穷大的二极管，就能截断反向电流通过坏片的的假设是否正确？

2、请高手解释一下，N个电池片串联时，电压等于每个电池片的两端电压之和，假设低电位端电势为零，那就是一个一个的电池片电压向高处爬升，如果用PN 电池片的原理来解释，该怎么解释啊。现假设每一块电池电压是一样为V第一块电池片的N极电压为0，P端电压V,那么第二块电池N端电压也为V(串联)，第二块P端电压为2V,请解释一下，第二块电池的工作原理，为何为2V？

我来帮他解答