光伏组件热斑效应的产生及防范措施介绍
光伏组件热斑效应的产生及防范措施介绍
光伏组件在运行过程中可能会出现热斑效应，这不仅会导致功率降低，还可能造成组件损坏。本文将详细介绍热斑效应的产生原因、影响以及有效的防范措施。
旁路二极管的作用
旁路二极管是光伏组件中的标准附加件，作用是为了消除错配导致的反向偏置产生的热斑效应，这会导致光伏组件出现功率降低和损坏。因此，一个可靠的旁路二极管器件的设计和对应的检测至关重要。
光伏组件中的错配效应
错配效应，是指互相连接的太阳能电池或组件没有相同的性能，或是工作不在同一条件下进行时出现的现象。当组件中的一片电池的参数与其他的明显不同时，错配现象就会发生。
错配效应造成的影响和功率损失取决于光伏组件中的工作点、电路结构布局以及受影响的太阳能电池的参数。
因为大多数光伏组件都是串联形式，因此串联错配是最常遇到的错配类型。串联错配中又分为短路电流的错配和开路电压的错配，其中短路电流错配是最常见的，也是最严重的。它通常由阴影或电池片自身故障产生。
热斑效应
- 当光伏组件局部的电池片被树叶、尘土、鸟粪等物体所遮挡；
- 光伏组件中某片电池本身存在缺陷，发电效率低于其他电池；
- 组件制造过程中焊接不良以及后期的PID电势诱导衰减效应；
组件的总工作电流一旦超过了这些“问题电池”的短路电流，这些电池的电压将被偏置成负载，从而在组件的内部消耗其他“正常电池”的电能。因此，“问题电池”将转变为耗能部件，并被同一串的电池片产生的能量加热，出现局部过热现象，从而产生热斑效应。
国外某机构对光伏组件退化和失效原因分布情况统计
如果热斑效应产生的热量过大，则可能导致组件背板出现局部黄变、烧焦、鼓包脱层甚至玻璃破裂的问题现象，严重情况下还会引起火灾。
降低热斑效应的有效方法
通过在每串电池的两端使用旁路二极管，可以有效避免热斑效应对组件造成的破坏。
旁路二极管的工作原理：
二极管与太阳能电池并联且方向相反，在正常工作状态下，每个电池的电压都是正向偏置的，所以旁路二极管的电压为反向偏置，相当于开路，不起任何作用。当串联电池中有一片电池被遮挡或出现错配效应时，电压被反向偏置，此时旁路二极管相当于导线，起到分流作用，其他正常的串联电池所产生的光生电压依然可被外接负载所利用，由此来降低热斑效应对整块光伏组件带来的风险。
IEC61215标准——MQT18 旁路二极管试验
MQT 18.1 旁路二极管热性能测试：
加热光伏组件及接线盒至30℃、50℃、70℃、90℃，给旁路二极管施加1ms的脉冲电流（STC条件下的Isc），分别测试其正向压降VD，绘制拟合曲线VD-Tj；加热组件至75℃，在STC条件下Isc通电1h，测各旁路二极管的VD，将电流提升至1.25倍Isc，保持1h。
MQT 18.2 旁路二极管功能测试：
通入正向电流，测试二极管正向压降，确定性能；遮挡组件电池，测量I-V曲线，确定性能。
美能旁路二极管热性能测试仪
美能旁路二极管热性能测试仪ME-PV-BDT采用研华优质工控机，保证设备长期稳定工作。设备兼具热性能测试和热失控测试系统，可施加脉冲电源，脉冲宽度**≤1ms，提供正反向切换直流电源。搭配美能环境箱，可做到温度控制**。
- 脉冲电流调节范围：0A-50A，宽度≤1ms
- 可采集脉冲电流、二极管压降、接线盒温度
- 精准TJ数值，自动模拟VD-Tj的关系
光伏组件热斑效应虽属于正常现象，但应该尽可能避免，从前期电池片生产到组件制造完成后的检测，从各个环节去减少影响热斑效应发生的概率，包装光伏系统保持良好的功率输出。「美能光伏」凭借先进精密的检验设备，针对IEC61215和IEC61730标准，提供全面的检测服务，帮助制造商提升光伏组件的质量保证。