太阳能电池组件“热斑效应”分析

光伏热斑效应概述及解释说明1. 引言1.1 概述光伏热斑效应是指在光伏发电过程中，由于光照强度不均匀或材料表面特性等因素的影响，产生局部温度升高的现象。

这种现象对光伏发电系统的性能和寿命有着重要的影响。

因此，深入了解和解决光伏热斑效应问题具有重要的实际意义。

1.2 文章结构本文将首先概述光伏热斑效应的定义和原理，并分析其产生的主要影响因素。

其次，我们将探讨一些解决光伏热斑效应问题的方法，并讨论各种方案的优劣与适用性。

最后，在结论部分，我们将总结已经取得的研究成果并展望未来在该领域可能面临的挑战。

1.3 目的本文旨在提供一个综合而清晰地概述光伏热斑效应的文章。

通过对相关知识点进行介绍和讲解，读者可以更好地理解光伏热斑效应及其相关原理，进而为解决该问题提供一定参考。

同时，通过分析已有的研究成果和存在的问题，我们可以为未来的研究方向提出展望，并希望能够对光伏产业的发展和应用提供一定启示。

2. 光伏热斑效应概述：2.1 光伏效应简介：光伏效应是指当光辐射照射到半导体材料上时，产生的电荷对电流的响应。

光伏效应是太阳能电池转换太阳能为电能的基础原理，也是光伏热斑效应产生的前提条件之一。

2.2 热斑效应简介：热斑效应是指在高浓度光照射下，光伏组件表面形成的局部区域温度升高现象。

当太阳能辐射聚焦在一个小区域上时，该区域会受到更高的温度影响，并且可能降低整个光伏系统的性能和寿命。

2.3 光伏热斑效应定义与原理解释：光伏热斑效应是指在高浓度太阳能辐射条件下，由于光线聚焦导致局部区域温度增加，进而引发出现局部失效或性能降低现象。

当太阳能集中在一个小区域上时，这个小区域将吸收更多的能量并产生显著的局部温升，而其他部分的温度保持相对稳定。

这会导致光伏组件中电流产生不均匀分布，降低整个系统的效率。

光伏热斑效应产生的原理主要涉及两个方面。

首先是热载流子效应，高浓度光照射下，热载流子（由高能量光激发生成的载流子）在表面局部区域堆积并增加物质界面处的复合速率。

太阳能板热板效应以及解决方案(一) 组件热斑产生的原因光伏组件的核心组成部分是太阳电池，一般说来，每个组件所用太阳电池的电特性要基本一致，否则将在电性能不好或被遮挡的电池（问题电池）上产生所谓热斑效应。

为防止热斑产生应该在每一片电池上都并联一个旁路二极管，在当电池发生问题或被遮挡时，其它电池产生的大于问题电池的电流将被旁路二极管旁路。

而事实上，在每一片电池上都并联一个二极管是不现实的。

一般在组件上是18片（36片或54片电池串联的组件）或24片（72片电池串联的组件）电池串联后并联一个二极管。

可以想象，当这18片或24片电池中产生的电流不一致时，也就是有问题电池存在时，通过这串电池的电流将在问题电池上引起热斑。

若电池串与串之间电流不一致，可以在接了旁路二极管的组件特性曲线上看到所谓台阶曲线或异常曲线。

如果组件内太阳电池性能本来就不一致，必然导致组件发生热斑现象。

我们可以通过组件的输出特性曲线和红外成像看到组件热斑现象的存在。

若是由于组件内太阳电池光衰减后效率下降，引起的组件内太阳电池性能不一致。

我们可以通过测试组件衰减前和衰减后的输出特性曲线以及红外成像看到组件在光照前后发生的变化。

若组件未接旁路二极管，即使有问题电池存在，组件的输出特性曲线也看不到台阶曲线，但短路电流应比正常组件要小,热斑现象存在。

(二) 问题电池的来源1. 硅材料自身的缺陷2. 电池制造的原因1) 去边不彻底、边缘短路2) 去边过头，P型层向N型层中心延伸，边缘栅线引起局部短路3) 烧结不良，正电极或背电极与硅片接触不良，串联电阻增大4) 烧结过度，即将使PN结烧透，短路以上几种有可能在分选测试时尚未暴露，而做成组件后在长期的使用过程中，逐渐变化而导致愈演愈烈3. 同一档次的电池片性能不一致1) 电池分选测试时的误判a) 分选测试仪自身误差b) 测试仪与测试仪之间的差异c) 分选测试仪的误动作2) 电池自身的衰减不一致3) 人为的混片如电池上信息不准确，有可能贴错标签、混包，电池外观检验时的混片等4. 组件制造的原因1) 焊接前混片或补片时混片2) 电池片自身的隐裂3) 手工焊接过程造成的裂片或隐裂片，机器焊接曲线异常的比例一般小于手工焊接4) 虚焊，每天的巡检报告中几乎都有焊接不良的报道5) 组件生产过程中产生的隐裂，如玻璃弯曲引起裂片或温度过高时装框，万向球顶裂电池6) 返修组件时的焊接不良，互连条之间的搭接，接触电阻大7) 组件中异物引起短路8) 焊背面时，正面互连条脱开，使互连条与电池间存在锡粒，层压造成电池破裂(三) 已经采取的措施1. 电池生产线采用72片一包的包装，避免组件生产线再次数片带来的混片2. 电池生产线先外观检验，后测试分选，防止测试分选后再外观检验造成混片3. 组件生产时用整包的电池片，不用散包，防止混片4. 组件补片原则，一定要补同一档次的电池，（正在准备试75片一包的试验）5. 焊接前检查隐裂片6. 焊串模板定期检查，防止互连条脱焊7. 严格检查异物8. 加强虚焊检查，防止虚焊9. 搬运时尽量减少玻璃弯曲10. 大组件采用4毫米玻璃，以减少弯曲，增加强度11. 搬运周转车改为玻璃垂直放置12. 不允许＞50℃时装框13. 返修时不允许互连条对接14. 散包电池必须重新分选测试，凑成整包后再做组件15. 库存超过一定期限的电池在做组件前应经过二次分选测试16. 测试时，组件一定要在规定温度范围内17. 给出发现曲线异常后的处理方法，防止不良组件流到客户手中18. 电池先光衰减后再分选测试虽然采取了以上部分措施，目前曲线异常依然存在，很多组件都有不同程度的热斑，有些措施实施起来有些难度，进展还需要时间和相关设备。

太阳能光伏组件热斑效应的检测与控制措施研究在光伏组件长期运行过程中，会出现一些影响光伏组件性能的质量问题，如“热斑效应”、“EV A黄变”、“隐裂”等，直接影响到光伏组件的发电效率和使用寿命，从光伏组件性能的统計数据来分析，其中“热斑效应”对光伏组件性能影响最大，已成为导致光伏组件损坏、发生火灾、发电功率下降的主要因素，对光伏发电项目经济效益，光伏电站安全运行等都带来了严重影响。

因此，为了控制“热斑效应”的危害，我们通过仿真实验、研究分析其形成原因，制定有效的控制措施，保证光伏光伏组件发电项目的安全、高效运行。

标签：光伏组件；热斑效应；控制措施1 引言能源是推动当今社会前进的动力，传统的煤炭、石油、天然气等化石能源及新兴的核能、风能、太阳能、地热能源等共同推动着社会的进步，现当人们拼命消耗能源，发展经济时，我们也面临着一个新的困境，一是传统能源数量逐渐减少，二是在使用这些传统能源时，这些能源所产生的排放物对环境造成的危害问题也变得日益突出。

在这个时候，人们都希望有一种无污染、无排放、可再生的能源，希望可以通过这种能源来替代原有的类的能源供给结构，以保障今后的可持续发展。

这时太阳能获得了人们的关注，这主要因为太阳能资源丰富，取之不尽、用之不竭、无污染且能为人类自由开发利用的天然资源。

太阳能光伏发电就是利用太阳能组件直接将太阳能转变成电能，运用的是光生伏特效应原理，根据此原理，太阳能组件吸收太阳辐射能量，将太阳光能转化为电能，最后通过一系列的转变处理，将此电能转换成我们可以直接利用的电能的过程。

光伏发电系统中的主要设备包括光伏组件、汇流箱、逆变器、升压变压器、电力电缆及监控系统等，而在这些设备里，光伏组件是光伏发电系统中最核心的设备，光伏组件光电转换率的高低和使用寿命直接决定了太阳能光伏发电阵列发电量和经济效益的多少，因此提高光伏组件的光电转换效率和使用寿命是太阳能光伏发电项目成功的关键。

在光伏组件长期运行过程中，会出现一些影响光伏组件性能的质量问题，如“热斑”、“EV A黄变”、“隐裂”等，直接影响到光伏组件的发电效率和使用寿命，从光伏组件性能的统计数据来分析，其中“热斑效应”对光伏组件性能影响最大，已成为导致光伏组件损坏、发生火灾、发电功率下降的主要因素，对光伏发电项目经济效益，光伏电站安全运行等都带来了严重影响。

光伏组件热斑效应研究光伏组件热斑效应是指在光伏组件工作过程中，由于各种原因导致组件表面出现局部热斑现象。

这种现象会对光伏组件的性能产生不利影响，因此对光伏组件热斑效应进行研究具有重要意义。

光伏组件是将太阳光转化为电能的装置，其工作原理是利用光伏效应将光能转化为电能。

在正常工作情况下，光线通过光伏组件的表面玻璃覆盖层，进入光伏电池层，然后被光伏电池层吸收并转化为电能。

然而，光伏组件在工作过程中会受到多种因素的影响，从而导致热斑效应的产生。

光伏组件的表面玻璃覆盖层具有一定的吸收性，会吸收部分光线并将其转化为热能。

这些被吸收的光线会在玻璃覆盖层内部产生热斑，从而使组件局部温度升高。

其次，光伏电池层的材料本身也会存在一定的光吸收能力，这会导致光伏电池层吸收光线后产生热斑。

此外，光伏组件的背面通常有一层金属反射层，该反射层会将未被光伏电池层吸收的光线反射回来，从而形成光热效应。

光伏组件热斑效应的存在对组件性能产生了多重影响。

首先，热斑会使组件局部温度升高，从而导致光伏电池层的工作温度升高。

光伏电池的工作效率与温度密切相关，温度升高会降低光伏电池的转换效率。

此外，热斑还会引起光伏电池层的热应力，从而降低光伏组件的可靠性和寿命。

为了研究光伏组件热斑效应并寻找相应的解决办法，科研人员进行了大量的实验和理论分析。

实验方面，他们通过在实验室中搭建光伏组件测试平台，模拟不同工况下的光伏组件工作情况，然后通过红外热成像技术等手段对组件表面的温度分布进行测量和分析。

理论方面，他们运用热传导和光学等相关理论，建立了热斑效应的数学模型，从而对热斑的形成机制进行解释和预测。

根据研究结果，科研人员提出了一些减轻光伏组件热斑效应的方法。

首先是优化组件结构和材料，使其具有更好的光吸收和热传导性能，从而减少热斑的产生。

其次是改进光伏组件的散热设计，增加散热设备和通风孔，提高组件的散热效果。

另外，科研人员还提出了一些新颖的解决方案，如利用热管技术和热电联供等方法来处理热斑问题。

光伏组件中的“热斑效应”原理一、什么是“热斑效应”？相信大多数光伏从业者都听说过“热斑效应”及其危害的宣传。

常见的资料对热斑效应解释为：在一定条件下，光伏系统中的部分电池会被周围其它物体所遮挡，造成局部阴影，这将引起被遮挡某些电池发热，产生所谓“热斑”现象。

但上述解释还不够完整，局部遮挡只是形成热斑的原因之一，另外一个原因是电池本身的缺陷。

因此，比较准确的定义应该是：热斑是互相连接（主要是串联方式）的电池工作在不同的条件下或者没有相同的性能造成的，它的本质原因是电池之间的失配（对于光伏系统来说，组件之间的失配原理和此相同）。

换句话说，热斑产生的原理是：一个串联电路中，电池由于某些原因，导致其所表现出的工作状态不一致。

这些原因包括遮挡（如周围物体的阴影、落叶、鸟粪等）导致部分电池所表现出的性能和其它电池）不同，或者是电池本身的性能就不同（比较严重的情况是部分电池存在明显缺陷）。

事实上，电池之间性能完全一致的可能性是很小的。

因此，从严格意义上来说，热斑效应是一种正常现象。

有权威检测机构基于大量数据积累和资料调研表明，在辐照度大于800W/m2时，热斑最高温度与组件平均温度之间的温度差值小于10度是可以接受的；如果少数组件存在温差超过10℃的情况，只要这个比例不超过5%，系统功率输出正常，也是可以接受的（例如组件上有直径3-125px的鸟粪，组件边缘有尘土积聚，轻微焊接问题，电池片轻微缺陷，盖板部分玻璃脏污等）。

二、“热斑效应”的产生机理那么产生热斑的基本机理是什么呢？图1：理想太阳能电池和非理想太阳能电池比较图1所示是太阳电池的完整工作曲线，图中：第一象限：是我们常见的电池发电时的IV曲线；第二象限：代表给太阳电池加反向偏压时，电池由发电变为耗电（分界点是纵轴短路电流处）；第四象限：代表给太阳电池加正向偏压，正向电压产生的电流方向是从P区流向N区，和光生电流方向相反，所以当正向偏压大于电池的开路电压时，电流反向，电池由发电变为耗电（分界点是横轴开路电压处）。

太阳能光伏组件热斑效应的检测与控制措施研究摘要：随着社会的不断发展，人类与生态环境之间的矛盾也越来越突出，已经严重威胁到人类的生存和发展。

在这种情况下，我国制定了生态环保政策，积极使用清洁能源，减少对生态环境的破坏。

太阳能以高效的利用率以及清洁、可再生等因素，成为应用最为广泛的一种清洁能源。

目前而言，我国的太阳能技术也取得了显著的发展，但是，太阳能光伏组件在长期的运行过程中，会出现一些影响光伏组件性能的质量问题，比如“热斑效应”，不仅影响光伏组件的工作效率，同时也对光伏组件的使用寿命造成了严重的影响。

基于此，需要相关的技术人员深入分析“热斑效应”的形成原因以及控制措施，保证太阳能光伏组件的高效运行。

关键词：太阳能；光伏组件；热斑效应；控制措施引言：能源是推动社会发展的重要动力，传统的能源是以石油、煤炭以及天然气为代表，新型能源则是以核能、风能、太阳能以及地热能为代表，共同组建了当今社会的能源体系。

但是，随着我国节能环保政策的不断深入，逐步压缩了对传统能源开采，积极发展新型清洁能源，以此来降低生态环境破坏带来的影响。

在这种情况下，太阳能成为了人们关注的重点，因为太阳能取之不尽、用之不竭，而且，太阳能的转化效率也比较高，是最为理想的一种新能源。

在太阳能系统当中，光伏组件就是其中的核心，光伏组件在长期的运行过程汇总，会出现一些影响光伏组件性能的质量问题，其中以“热斑效应”为代表，不仅影响光伏组件的使用效率，还严重地威胁到了光伏组件的使用寿命。

基于此，我们需要对光伏组件的数据进行详细的分析，分析一下出现“热斑效应”的根本原因，以及带来的影响，并且还需要进行深入的分析，制定科学合理的控制措施，以此来保证光伏组件的工作效率和工作质量，提高光伏组件的使用寿命。

一、“热斑效应”的概念在光伏组件当中，如果一串联支路出现了被遮挡、裂缝、气泡、起皮等情况，内部的连接构件也有可能出现失效的情况。

出现这种之后，通过这一串联支路的电阻就会增加，串联支路就会出现严重的发热情况，进而严重地消耗光伏组件所产生的能量，不仅如此，随着消耗能源的不断增多，串联支路的发热情况也会越来越严重，这种情况被称之为“热斑效应”。

光伏发电热斑效应光伏发电热斑效应是光伏发电中一个重要的现象，它与太阳光的作用有关。

在光伏发电系统中，光伏电池板的作用是将太阳光转化为电能。

然而，当光线照射到光伏电池板上时，会产生热斑效应，这会对光伏发电系统的效率和稳定性产生影响。

光伏发电热斑效应是指当光线照射到光伏电池板上时，由于光的能量被吸收，电池板表面会出现热斑，即温度升高的区域。

这是因为光伏电池板是由多个光伏电池单元组成的，而每个单元都会吸收光的能量，将其转化为电能。

然而，当太阳光强度较高或光照时间较长时，光伏电池板表面会积累大量的热能，导致局部温度升高，形成热斑。

光伏发电热斑效应对光伏发电系统有着重要的影响。

首先，热斑会导致光伏电池板的温度升高，进而影响光伏电池的工作温度。

光伏电池的工作温度是其输出电压和电流的重要参数，温度升高会使光伏电池的电压降低，从而降低发电效率。

此外，高温还会加速光伏电池的老化过程，缩短光伏电池的使用寿命。

热斑也会对光伏电池板的结构造成损害。

由于热斑的温度升高，光伏电池板表面会产生热应力，长时间的热应力会导致光伏电池板的变形、开裂甚至损坏。

这不仅会降低光伏电池板的效率，还会增加维护和更换的成本。

为了减轻光伏发电热斑效应的影响，可以采取一些措施。

首先，可以通过改善光伏电池板的散热条件来降低温度。

例如，在光伏电池板的背面安装散热装置，增加散热面积，提高散热效率。

其次，可以选择具有较高光电转化效率的光伏电池材料，减少能量的损失，降低热斑的产生。

此外，还可以采取适当的光伏电池板布局和安装角度，减少光伏电池板的直接照射面积，降低光伏电池板的温度。

光伏发电热斑效应是光伏发电系统中一个需要关注的问题。

热斑的产生会影响光伏电池板的工作温度和结构稳定性，从而降低发电效率和使用寿命。

通过合理的设计和措施，可以减轻光伏发电热斑效应的影响，提高光伏发电系统的性能和可靠性。

光伏电池是将太阳光辐射能量直接转换成电能的器件。

单个硅晶体光伏电池能得到的最大电压约为0.6V，最大电流约为30mA/cm2。

因此光伏电池很少单个使用，而是串联或并联起来，以获得所期望的电压或电流。

光伏组件正是由多个光伏电池连接和封装而成的产品，是光伏发电系统中电池方阵的基本单元。

为了达到较高转换效率，光伏组件中的单体电池须具有相似的特性。

在实际使用过程中，可能出现电池裂纹或不匹配、内部连接失效、局部被遮光或弄脏等情况，导致一个或一组电池的特性与整体不谐调。

失谐电池不但对组件输出没有贡献，而且会消耗其他电池产生的能量，导致局部过热。

这种现象称为热斑效应。

当组件被短路时，内部功率消耗最大，热斑效应也最严重。

一、热斑效应原理当然，并不是所有的电池都可以通过调整遮光比例达到最佳阻抗匹配。

完全遮光情况下，不同特性的Y电池I-V曲线如图3所示。

斜率越低，表明电池的并联电阻越大。

考虑(S-1)个电池串的最大输出功率点所限定的“试验界限”，根据I-V曲线与“试验界限”的交点，把电池分为电压限制型(A类)和电流限制型(B类)。

A类电池并联电阻较大，可以通过减少遮光面积，达到最佳阻抗比配；B类电池的并联电阻较小，完全遮光已是Y电池消耗功率最大的状态。

二、热斑耐久试验热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久性损坏，是影响光伏组件输出功率和使用寿命的重要因素，甚至可能导致安全隐患。

因此，IEC 61215:2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定性》专门设置了热斑耐久试验，以考核光伏组件经受热斑加热效应的能力。

热斑耐久试验过程包括最坏情况的确定、5小时热斑试验以及试验后的诊断测量，分为以下4个步骤。

1、选定最差电池由于受到检测时间和成本的限制，热斑耐久试验不能针对组件中的每一个电池进行。

因此，正式试验之前先比较和选择热斑加热效应最显著的电池。

具体方法是，在一定光照条件下，将组件短路，依次遮挡每个电池，被遮光后稳定温度最高者为最差电池片。