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薄膜光伏組件的熱斑效應和應對措施

日期：2013-08-19　　有643人瀏覽

　隨著科技日新月異的發展，光伏發電技術在國內外均得到了廣泛的應用，其應用形式多種多樣，應用場所分布廣泛，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。在這些場所，不可避免的會出現建筑物、樹蔭、煙囪、灰塵、云朵等對太陽能電池組件造成遮擋。因此，人們關心的是此類情況對太陽能電池的發電效率影響有多大,又該如何解決呢？

　　在實際應用中，太陽能電池一般是由多塊電池組件串聯或并聯起來，以獲得所期望的電壓或電流的。為了達到較高的光電轉換效率，電池組件中的每一塊電池片都須具有相似的特性。在使用過程中，可能出現一個或一組電池不匹配，如：出現裂紋、內部連接失效或遮光等情況，導致其特性與整體不諧調。在合理的光照條件下，一串聯支路中被遮蔽的光伏電池，會由發電單元變為耗電單元，被遮蔽的光伏電池不但對組件輸出沒有貢獻，而且會消耗其它電池產生的電力，此時會發熱，這就是熱斑效應。

　　相對于晶體硅而言，非晶硅薄膜電池組件在整個組件上膜厚比較均勻，多個子電池的電流匹配良好，不會出現晶體硅組件易發生裂紋或隱裂紋的情況，通過優異的生產工藝和嚴格的質量控制體系制成的非晶硅光伏組件，幾乎不會發生薄膜組件中各子電池內部鏈接失效的問題。另外，對于晶體硅太陽電池，小遮擋即可引起大功率損失，導致組件溫度過高，嚴重的會燒壞組件，甚至引起重大火災；但非晶硅薄膜電池的電流密度較小，陰影遮擋對于薄膜電池也會存在影響，但是影響要比晶體硅電池小得多。

　　針對薄膜光伏產品的熱斑效應，國際電工委員會制定了嚴格的認證試驗標準，產品必須在極為嚴酷條件下經受住熱斑效應的測試。薄膜光伏組件經過熱斑耐久試驗之后，首先進行外觀檢查，對任何裂紋、氣泡或脫層等情況進行記錄或拍照。如果發現標準規定的嚴重外觀缺陷，如：破碎、開裂、彎曲、不規整或損傷的外表面;組件有效工作區域的任何薄膜層有超過一個電池面積10%以上的空隙、看得見的腐蝕，在組件的邊緣和任何一部分電路之間形成連續的氣泡或剝層等，喪失機械完整性，導致組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重外觀缺陷，如：組件有效工作區域的任何薄膜層有空隙和可見的腐蝕，輸出電線有可見的腐蝕等，則拍照進行記錄；如果在對后續的其他測試實驗沒有影響，則認為薄膜光伏組件通過了熱斑效應測試，如果造成影響，則另選兩塊組件重新進行熱斑效應測試。此外，組件在標準試驗條件下的ZUI大輸出功率的衰減不能超過測試前的5%；絕緣電阻應滿足初始試驗的同樣要求。

　　解決熱斑效應問題的通常做法，是在組件上并聯一個二極管。通常情況下，這個二極管不影響組件正常工作。當組件中的電池被遮擋時，此時二極管導通，從而避免被遮電池過熱損壞。

　　令客戶可以放心的是，目前，包括普樂新能源在內的國內多家薄膜組件制造商通過了國際上ZUI權威的和ZUI嚴酷的產品工作性能和安全性能的認證。需要注意的是，光伏電站的設計、施工和并網使用過程中，應當充分考慮到遮擋對光伏電站和光伏系統的影響，需要對光伏電站進行合理的布局并采用ZUI大功率控制等技術把陰影對光伏系統的影響減小到ZUI低程度。