给你讲光伏组件的那些事儿

影响光伏组件出力的几个因素

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)。

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。

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。

光伏组件性能的检测

光伏电站运行一段时间后，需要进行检测，来确定光伏电站的性能。涉及光伏组件的，主要包含以下项目。

1功率衰减测试光伏组件运行1年和25年后的衰减率到底有多少?25年太久，现在可能还没有运行这么长时间的电站。按国家标准，晶硅电池2年的衰减率应该在3.2%以内。但目前这个数据还真的很难说，原因有三：

1)光伏组件出场功率是用实验室标准光源和测试环境标定的，但似乎国内不同厂家的标准光源是存在一定的差异的。那在A厂标定的250W的组件，到了B厂，可能就是245W的组件的。

2)现场检测所用的仪器精确度较差，据说5%以内的误差都是可以接受的。用误差5%的仪器，测2%(1年)的衰减，难度有些大，结果也令人怀疑。

3)现场的测试条件跟实验室的相差较大，正好在1000W/m2、25℃的时间太少了!所以，就需要进行一个测试值向标准值的转化，而输出功率与辐照度仅在一个很小的区间内正相关。如图2所示，即使在800W/m2时，也不是正相关的。因此，在转化的时候，肯定存在误差。

另外，很多组件出场可能就是-3%的功率偏差，还没衰减，3%就直接没了……

2EL测试当光伏组件出现问题时，局部电阻升高，该区域温度就会升高。EL测试仪就像我们体检中的X光机一样，可以对光伏组件进行体检——通过红外图像拍摄，根据温度不同，图像呈现不同的颜色，从而非常容易的发现光伏组件的很多问题：隐裂、热斑、PID效应等。

光伏组件在运输、搬运、安装等过程中，容易被踩踏、撞击，导致组件产生不易察觉的隐裂，极大影响组件输出功率。用EL变可以检测出来，如下图。

下图为热斑现象的红外照片(图片来自于TUV-Rheinland)，红点部分为产生热斑处。

下图为PID效应的红外照片， PID效应严重的电池片发黑。

除了上述检测外，对组件的外观检查也非常重要。如组件背板划痕、变黄、鼓泡，连接器脱落等。