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影响太阳能电池板发电的几个重要因素!

毫无疑问,太阳能电池板是太阳能发电站最重要的设备之一!那究竟有哪些因素影响太阳能电池板发电呢?1热斑效应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


毫无疑问,太阳能电池板是太阳能发电站最重要的设备之一!那究竟有哪些因素影响太阳能电池板发电呢?

1热斑效应

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。而造成热斑效应的,可能仅仅是一块鸟粪。

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。当热斑效应严重时,旁路二极管可能会被击穿,令组件烧毁,如下图(图片来自于TUV-Rheinland)。

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2PID效应
电位诱发衰减效应(PID,PotentialInduced Degradation)是电池组件长期在高电压作用下,使玻璃、封装材料之间存在漏电流,大量电荷狙击在电池片表面,使得电池表面的钝化效果恶化,导致组件性能低于设计标准。PID现象严重时,会引起一块组件功率衰减50%以上,从而影响整个组串的功率输出。高温、高湿、高盐碱的沿海地区最易发生PID现象。
造成组件PID现象的原因主要有以下三个方面:
1)系统设计原因:光伏电站的防雷接地是通过将方阵边缘的组件边框接地实现的,这就造成在单个组件和边框之间形成偏压,组件所处偏压越高则发生PID现象越严重。对于P型晶硅组件,通过有变压器的逆变器负极接地,消除组件边框相对于电池片的正向偏压会有效的预防PID现象的发生,但逆变器负极接地会增加相应的系统建设成本;
2)光伏组件原因:高温、高湿的外界环境使得电池片和接地边框之间形成漏电流,封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道。通过使用改变绝缘胶膜乙烯醋酸乙烯酯(EVA)是实现组件抗PID的方式之一,在使用不同EVA封装胶膜条件下,组件的抗PID性能会存在差异。另外,光伏组件中的玻璃主要为钙钠玻璃,玻璃对光伏组件的PID现象的影响至今尚不明确;
3)电池片原因:电池片方块电阻的均匀性、减反射层的厚度和折射率等对PID性能都有着不同的影响。
上述引起PID现象的三方面中,由在光伏系统中的组件边框与组件内部的电势差而引起的组件PID现象被行业所公认,但在组件和电池片两个方面组件产生PID现象的机理尚不明确,相应的进一步提升组件的抗PID性能的措施仍不清楚。
3电池片隐裂
隐裂是电池片的缺陷。由于晶体结构的自身特性,晶硅电池片十分容易发生破裂。晶体硅组件生产的工艺流程长,许多环节都可能造成电池片隐裂(据西安交大杨宏老师的资料,仅电池生产阶段就有约200种原因)。隐裂产生的本质原因,可归纳为在硅片上产生了机械应力或热应力。
近几年,晶硅组件厂家为了降低成本,晶硅电池片一直向越来越薄的方向发展,从而降低了电池片防止机械破坏的能力。

2011年,德国ISFH公布了他们的研究结果:根据电池片隐裂的形状,可分为5类:树状裂纹、综合型裂纹、斜裂纹、平行于主栅线、垂直于栅线和贯穿整个电池片的裂纹。

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图:晶硅电池隐裂形状
    不同的隐裂,对电池片功能造成的影响是不一样的。对电池片功能影响最大的,是平行于主栅线的隐裂(第4类)。根据研究结果,50%的失效片来自于平行于主栅线的隐裂。45°倾斜裂纹(第3类)的效率损失是平行于主栅线损失的1/4。垂直于主栅线的裂纹(第5类)几乎不影响细栅线,因此造成电池片失效的面积几乎为零。
有研究结果显示,组件中某单个电池片的失效面积在8%以内时,对组件的功率影响不大,组件中2/3的斜条纹对组件的功率稳定没有影响。

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