毫無疑問,太陽能電池板是太陽能發(fā)電站最重要的設(shè)備之一!那究竟有哪些因素影響太陽能電池板發(fā)電呢?1熱斑效應(yīng)一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件,將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量,被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱,這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能
毫無疑問,太陽能電池板是太陽能發(fā)電站最重要的設(shè)備之一!那究竟有哪些因素影響太陽能電池板發(fā)電呢?
1熱斑效應(yīng)
一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件,將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量,被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱,這就是熱斑效應(yīng)。
這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量,都可能被遮蔽的電池所消耗。而造成熱斑效應(yīng)的,可能僅僅是一塊鳥糞。
為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞,最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個旁路二極管,以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。當(dāng)熱斑效應(yīng)嚴(yán)重時,旁路二極管可能會被擊穿,令組件燒毀,如下圖(圖片來自于TUV-Rheinland)。
2PID效應(yīng)
電位誘發(fā)衰減效應(yīng)(PID,PotentialInduced Degradation)是電池組件長期在高電壓作用下,使玻璃、封裝材料之間存在漏電流,大量電荷狙擊在電池片表面,使得電池表面的鈍化效果惡化,導(dǎo)致組件性能低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時,會引起一塊組件功率衰減50%以上,從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)最易發(fā)生PID現(xiàn)象。
造成組件PID現(xiàn)象的原因主要有以下三個方面:
1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因:光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實(shí)現(xiàn)的,這就造成在單個組件和邊框之間形成偏壓,組件所處偏壓越高則發(fā)生PID現(xiàn)象越嚴(yán)重。對于P型晶硅組件,通過有變壓器的逆變器負(fù)極接地,消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預(yù)防PID現(xiàn)象的發(fā)生,但逆變器負(fù)極接地會增加相應(yīng)的系統(tǒng)建設(shè)成本;
2)光伏組件原因:高溫、高濕的外界環(huán)境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流,封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯醋酸乙烯酯(EVA)是實(shí)現(xiàn)組件抗PID的方式之一,在使用不同EVA封裝膠膜條件下,組件的抗PID性能會存在差異。另外,光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃,玻璃對光伏組件的PID現(xiàn)象的影響至今尚不明確;
3)電池片原因:電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。
上述引起PID現(xiàn)象的三方面中,由在光伏系統(tǒng)中的組件邊框與組件內(nèi)部的電勢差而引起的組件PID現(xiàn)象被行業(yè)所公認(rèn),但在組件和電池片兩個方面組件產(chǎn)生PID現(xiàn)象的機(jī)理尚不明確,相應(yīng)的進(jìn)一步提升組件的抗PID性能的措施仍不清楚。
3電池片隱裂
隱裂是電池片的缺陷。由于晶體結(jié)構(gòu)的自身特性,晶硅電池片十分容易發(fā)生破裂。晶體硅組件生產(chǎn)的工藝流程長,許多環(huán)節(jié)都可能造成電池片隱裂(據(jù)西安交大楊宏老師的資料,僅電池生產(chǎn)階段就有約200種原因)。隱裂產(chǎn)生的本質(zhì)原因,可歸納為在硅片上產(chǎn)生了機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力。
近幾年,晶硅組件廠家為了降低成本,晶硅電池片一直向越來越薄的方向發(fā)展,從而降低了電池片防止機(jī)械破壞的能力。
2011年,德國ISFH公布了他們的研究結(jié)果:根據(jù)電池片隱裂的形狀,可分為5類:樹狀裂紋、綜合型裂紋、斜裂紋、平行于主柵線、垂直于柵線和貫穿整個電池片的裂紋。
圖:晶硅電池隱裂形狀
不同的隱裂,對電池片功能造成的影響是不一樣的。對電池片功能影響最大的,是平行于主柵線的隱裂(第4類)。根據(jù)研究結(jié)果,50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。45°傾斜裂紋(第3類)的效率損失是平行于主柵線損失的1/4。垂直于主柵線的裂紋(第5類)幾乎不影響細(xì)柵線,因此造成電池片失效的面積幾乎為零。
有研究結(jié)果顯示,組件中某單個電池片的失效面積在8%以內(nèi)時,對組件的功率影響不大,組件中2/3的斜條紋對組件的功率穩(wěn)定沒有影響。