一种光伏组件热斑案例的深入研究 (1)-solarbe文库

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一种光伏组件热斑案例的深入研究 1 0.引言首先，这个案例是作者实际遇到的一个经典案例。客户使用红外相机检测了一个运行四个月的太阳能电站的照片，发现一些发热的组件。在客户发的红外照片热斑组件中，发现四块光伏组件发热与常规的热斑有些区别，如图 1所示，其中接线盒和组件其中两串出现温度异常。此批组件是 60片多晶电池片组件，功率 250W，使用的是卡接式接线盒，非灌胶接线盒。通过深入分析，在去现场之前，推断出来这个现象是由于对应串的汇流条出现接触不好，形成开路状态。到达现场之后，通过测量电压，证实电压只有 2/3。进一步开盖检查，发现确实是汇流条没有连接到位。 1.通过以下三点推断出结果 1.1同样的环境下，同一组件开路状态比工作状态温度高。关于这一点，大家可能会觉得很奇怪，不能理解，下面就对此做一个理论上的分析首先，对于单片电池片来说，其等效电路图如图 2所示，在开路状态下，有光照时，内建电场所分离的光生载流子形成由 N区指向 P区的光电流即 IL，而太阳电池两端出现的光电压即开路电压 Voc却产生由 P区指向 N区的正向结电流 ID，稳定光照的时候，光电流恰好等于正向结电流，即 IDIL，所以单片电池片外部尽管是开路，内部也是有电流的，且被单片电池自己本身消耗，转为热能了。其实这个也可以从大的方向，能量守恒去理解，开路时，电池片输出功率为 0，光能转为电能，电能又转为热能；工作的时候，一部分光能转为电能输出了，所以开路的温度比工作的时候温度要高。为了更好的理解，开路时电池片内部电流的示意图，如下图 3所示，一个电池片在持续的光照下，电流大小方向跟上面的理论解释相符，此图来自 UNSW大学的教材，只是把原图做了一些简化。 1.2排除组件对应串有回路。假如对应串之间有回路，由接线盒发热可知，二极管在工作了，那么这串必然形成一个近似短路的回路，出现的热斑电池一般是一片或者几片，升高的温度不会那么均匀。这个知识点非常关键，也是很多人忽视的地方，因为二极管确实是本身已经正偏了，这样很容易就想到二极管的问题，容易误导大家。只有通过对比常规热斑现象，才能排除对应串有回路，也就是说，对应串必须是开路状态。 1.3接线盒也发热，说明二极管在工作，符合对应串开路时，对应二极管就会启动。 2.现场验证通过以上，可以得出，对应的汇流条没有接好，第二次去现场更换组件的时候，确认跟推断一致，并使用万用表测试了单片组件电压，开盖前都只有 2/3,如图 4所示，维修好之后，电压正常，如图 5所示。开盖后的其中两个接线盒照片，明显是没有卡接到位，如图 6和图 7所示。 3.重现实验方法第一步，准备合适的可变散热电阻器，红外相机，万用表，试验组件。第二步，断开最边上一根汇流条，断开后再测试一下开路电压 ,保证其断开，并测量一下短路电流。第三步，连接组件两端到可变散热电阻器，把可变电阻调到 3欧姆左右，然后适当调整电阻器，使工作电流调整到短路电流的 80左右。第四步，放在阳光下暴晒，直到组件温度稳定。第五步，使用红外相机进行拍照。 4.总结通过以上的推断，不需把组件进行拆卸下来进行分析，甚至不需要打开盒盖，就推断出组件故障原因。这样做的好处，一个是节省时间，另外一个也是节省拆卸及运输成本，是很有实用价值的一个案例。此外，能够把所学的知识应用到实际中去，也体现了知识的价值。最后再强调一下，没有正确的连接，带来的不仅仅是影响两串的问题，一些接触不良的电路连接点，甚至会导致电弧起火，这个隐患的风险更大。