光伏组件中的“热斑效应”原理

光伏板热斑效应光伏板热斑效应是指在光伏发电过程中，由于光线聚焦或其他原因，光伏电池表面产生的局部高温区域，从而影响光伏电池的发电效率和寿命。

本文将从光伏板热斑效应的成因、影响及防治措施等方面进行探讨。

一、成因光伏电池是利用太阳能将光能转化为电能的一种设备，而太阳能是通过太阳辐射照射到光伏电池表面产生电能的。

然而，当太阳光线聚焦到一个局部区域时，会产生高温，从而导致光伏电池表面产生热斑。

热斑的形成主要有以下原因：1. 光线聚焦：当光线穿过玻璃或其他透明材料的时候，由于折射率的不同，会产生光线聚焦现象，从而导致光线在光伏电池表面的聚集，产生局部高温区域。

2. 非均匀辐照：由于太阳能的辐照并不是均匀的，当光伏电池表面的不同区域受到的太阳光线强度不同时，也会产生热斑。

3. 光伏电池本身的不均匀性：光伏电池的制造过程中难免会存在一些不均匀性，比如材料的分布不均匀、结晶缺陷等，这些因素也会导致光伏板热斑效应的产生。

二、影响光伏板热斑效应的产生会对光伏电池的发电效率和寿命产生影响。

1. 发电效率：当光伏电池表面产生热斑时，会导致该区域的电流和电压下降，从而影响了光伏电池的发电效率。

2. 寿命：光伏板热斑效应会导致光伏电池的热应力增大，从而导致光伏电池的寿命缩短。

三、防治措施为了减少光伏板热斑效应的产生，需要采取相应的防治措施。

1. 优化光伏电池结构：可以通过优化光伏电池的结构、材料、制造工艺等方面，减少光伏电池本身的不均匀性，从而降低光伏板热斑效应的产生。

2. 选择适当的材料：可以选择透过率较高的玻璃或其他材料，减少光线的聚焦现象，从而减少光伏板热斑效应的产生。

3. 风冷散热：可以通过在光伏电池表面安装散热器或其他散热设备，将热量散发出去，减少局部高温区域的产生。

4. 防止非均匀辐照：可以通过安装防反射膜等设备，使太阳能辐射均匀分布在光伏电池表面，从而减少光伏板热斑效应的产生。

光伏板热斑效应是光伏电池中的一种常见问题，产生的原因主要包括光线聚焦、非均匀辐照和光伏电池本身的不均匀性等。

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。

组件热斑效应众所周知为了使组件达到最高的功率输出，光伏组件中的单体电池须具有相似的特性，对于组串及阵列也是如此。

但在实际使用过程中，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。

热斑效应不仅会严重影响组件的性能和使用寿命，还有可能引发燃烧及火灾，给电站带来财产损失和人员伤害，因此有效的判断热斑效应的发生及严重性是电站长期的工作。

下左图是电站现场发生的组件背板灼烧现象。

对于热斑效应的判断，切记勿用手去触摸组件，因为当热斑发生时，组件的局部温度非常高，极有可能造成灼伤。

运维人员应选择相应的测试仪器去对组件整体温度进行测试判断，并提早发现组件是否已经存在局部温度异常。

此时选用最方便最快捷的测试仪器即是红外热像仪。

红外热像仪可以全方位拍摄整个组件甚至阵列的温度分布情况，及时发现热斑所在。

并通过软件全面了解组件当前的发热情况，对于明显有热斑的组件可以清楚判断，同时可对组件中尚不明显的热点进行分析判断。

如上右图所示。

从图中可看出组件靠近地面的部位均存在一定程度的热斑效应，这是热斑效应发生概率较高的部位，原因是：（1）这部分组件最容易被遮挡，被遮挡的时间也最长；（2）灰尘覆盖最严重，有时候清洗的不干净时，这部分囤积的灰尘也越多。

（3）靠近地面，通风较差，散热不佳。

因此发生热斑效应的概率较高。

当然引起热斑效应的原因并不止这些，组件本身的性能差别，是否存在隐裂，是否有损伤等等也会造成热斑效应。

HT测试仪器建议在运维过程中，对于已经存在热斑效应的组件，需要对其进行I-V曲线测试判断其功率下降的比例，对于热斑效应较严重的组件可考虑更换组件，避免对整个组串造成过大影响。

对于尚未存在热斑效应的组件，最好进行抽查，对部分组件的I-V曲线进行测试，这样可以提前发现造成组件功率下降的原因，并及时改进。

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。

热斑效应原理简介及模拟实验杨江海，龚露，蒋忠伟，孙小菩（东莞南玻光伏科技有限公司，东莞，523141）摘要：热斑效应在太阳电池的实际应用中非常普遍，而且热斑效应严重影响太阳电池的性能和寿命，并有很大的危险性。

研究热斑效应的影响因素，降低热斑效应危害性至关重要。

本文首先介绍了组件产生热斑效应的原因，模拟了组件发生热斑效应时遮挡电池片和对应二极管的电压电流曲线以及组件的I-V曲线，并对其进行了解释。

最后，通过等效电路在理论上分析了影响组件热斑效应大小的关键因素。

关键词：光伏，组件，热斑效应，二极管引言随着太阳能电池的广泛应用，一些影响光伏组件发电性能及其寿命的不利因素也随之出现，热斑效应就是其中之一。

目前，大部分人认为发生在光伏组件上的热斑是由于光伏组件被局部遮阴引起的，而根据实际观察，正常组件在毫无遮挡的环境下，热斑现象也十分普遍。

由于发生热斑效应严重的地方局部温度可能较高，有的甚至超过150℃，导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、焊带腐蚀等永久性破坏，给组件的安全性和可靠性造成极大地的隐患[1~5]。

因此，有必要开展一些基础性实验，详细了解热斑效应产生的原因、热斑效应时热斑电池片的电压电流特性以及电池那些性能参数会影响组件热变效应。

1、热斑形成的原因热斑效应是指光伏组件处于工作状态时，组件中某个单体电池或几个单体电池由于遮光或本身原因导致电流降低，当工作电流超过该单体电池或几个单体电池时，则该部分电池被置于反向偏置状态，在电路中的功能由电源变为负载，消耗能量，从而在组件内部形成局部过热现象。

因此，造成组件产生热斑效应有先天性的电池间微小差异原因（硅片质量，电池工艺导致电池EQE曲线不一致即不同光照强度下电池电性能出现差异）和后天性的遮蔽等原因。

为减轻、避免热斑效应，组件在制备过程中会在相邻串之间反向偏置并联一旁路二极管[6~7]，如图1所示。

在正常情况下，旁路二极管处于反向偏置状态，当组件中某一片单体电池或几片单体电池被遮蔽时，如果组件工作电流大于遮挡片电流时则该片电池将处于反向偏置状态，当该电池片两端的反向电压大于该串电池电压加上二极管启动电压之和时，该旁路二极管启动，故障串被隔离出组件。

组件热斑效应原因与运维防护措施曹晓宁1闻震利2吴达1( 1、中广核太阳能开发有限公司１0004８; 2、镇江大全太阳能有限公司212211）摘要：光伏电站中组件在运行中存在很多因素引起功率损耗并可能导致安全问题,热斑效应会造成组件功率得大幅度下降,而且就是比较严重得安全隐患。

在组件生产过程、现场施工与运行维护中可以对技术指标提出要求或采取相应得措施来防护热斑效应。

为了减少运维工作量,提供效率,监控系统可以对组件得电流与电压进行监测并进行逻辑判断,可帮助运维人员进行针对性得排查，提高光伏电站运行得安全可靠性。

光伏发电就是人类解决能源危机与环境问题得必由之路,在过去得二十年里光伏发电产业有了迅猛得发展，权威能源机构预测在本世纪中叶光伏发电会能为人类主要得供电方式之一。

太阳电池组件就是光伏电站得核心元件，组件得性能与安全可靠性直接决定了光伏电站得运行效率。

目前组件得标称功率就是在标准测试环境下(标准条件具体就是指:温度25℃,光谱分布AM１、5,辐照强度就是1０0０W/m2)得发电功率，而在实际运行环境中，由于温度、辐照强度、光谱失配等因素会影响组件得实际发电功率。

在实际应用中,组件得阴影遮蔽就是不可避免得问题，阴影遮蔽会造成功率损失,而且会导致局部发热,产生安全隐患，即热斑效应。

本文对热斑得成因与热斑效应得防护措施进行探讨。

1、热斑效应晶硅组件就是由多个太阳电池片串联组成,当串联支路中得一个太阳电池被遮挡时,将被当作负载消耗其她得太阳电池所产生得能量,被遮蔽得太阳电池此时会严重发热，称为热斑效应，如图１所示．热斑效应会严重影响组件得输出功率，同时会破坏太阳电池得性能。

有光照得太阳电池所产生得部分能量，都可能被遮蔽得电池所消耗,热斑效应时组件温度分布如图２所示，可以瞧到被遮挡电池得温度明显高于其它电池。

图1 热斑效应原理示意图图2 热板效应时组件得温度分布图2、热斑效应得防护措施电池发热,,应2、1组件生产过程控制首先对太阳电池进行电流分档，减少组件中串联太阳电池之间得电流失配,另外对组件进行功率分档后，仍要进行电流分档；其次在电池两端并联旁路二极管,即在组件中安装旁路二极管;再次对太阳电池得反向漏电进行控制，太阳电池承受12V 反向电压时漏电流不超过1。

光伏板热斑效应产生的原因一、光伏板热斑效应产生的原因1、电池片功率混档、栅线虚焊或电池片自身存在缺陷（气泡、脱层、内部连接失败等）。

此类情况引起热斑效应的频次较少。

2.组件存在严重隐裂或碎片，隐裂主要原因有自身缺陷和后期使用中造成。

组件在运输安装过程中过度的震动、外力撞击或安装时玻璃面受力不均匀都可能造成电池片隐裂。

隐裂也是电池片的一种缺陷，对于组件通路来说隐裂部位电阻增大，易造成热斑效应。

3.组件表面粘贴顽固性污渍或杂物、植被异物的遮挡。

由于遮挡部分电池片电子跃迁活跃度降低，对应电阻增大，由P=I2R可知，这些部位因电阻增大而耗损升高，而损耗则以温度形式释放，遮挡部位温度升高，造成热斑效应。

此类原因引起的热斑效应频次较高。

二、防护措施1、从原理来讲，在电池片旁并联一个旁路二极管，可以降低热斑效应对组件发电的影响。

正常情况下，旁路二极管处于反偏压，二极管不导通也不影响组件正常工作，当出现遮挡时，由于是串联回路，其它电池片促其反偏成为大电阻，此时二极管导通，把遮挡电池片从回路中短接剔除，回路由二极管连通。

其最理想的是每块电池片都并联一个旁路二极管，即使局部电池片效率低下也不会影响整体组件，以此来提高组件转换效率。

2.优化制造工艺，组件生产时使用同一档次的电池片、焊接前检查隐裂片、防止漏焊虚焊、增加组件整体强度等。

3.及时清除组件附近的杂草等异物，及时清理组件表面的灰尘、鸟粪等异物，保证组件表面无杂物。

4.合理设定组件清洗时间，防止出现气温过低结冰等现象。

5.搬运组件时尽量减少组件碰撞等现象，禁止在组件上放置重物，以防组件内部损伤。

6.在日常维护中借助红外线热成像仪等设备进行热斑判断，如下图组件白色区域便是出现热斑的地方。

及时更换已损坏的组件也是防止出现热斑效应的重要举措。

补充：什么是光伏组件热斑效应光伏组件热斑效应是指在一定条件下，处于发电状态的光伏组件串联支路中被遮挡或有缺陷的区域被当做负载，消耗其他区域所产生的能量，导致局部过热，这种现象称为光伏组件的“热斑效应”。

太阳能光伏组件致命伤害-热斑效应2012-04-23 14:43:38 北极星太阳能光伏网微博评论浏览次数：177字号：T|T随着社会对能源的需求量越来越大，"能源安全危机"的问题也愈发突显。

对此，经济和社会学家舍尔赫尔曼曾提出"阳光型世界经济"的概念，指出利用阳光型能源和阳光型原材料即可再生能源来满足人类对能源和原材料的总体需求，可为世界经济发展提供一个可持续增长的长远战略和出路。

因此，开发利用可再生能源、实现能源工业可持续发展的任务更加迫切，更具深远的意义。

太阳辐射能具有取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、能够自由利用等特点，引起了人们对研究太阳电池的浓厚兴趣。

太阳电池具有质量轻、使用安全、不污染环境、工作时不产生热量等优点，是一种电压稳定性良好的纯直流电源。

近年来，太阳电池应用于太阳光发电的技术已经取得了很大进展，很可能成为人类未来主要电力来源之一。

因此，太阳电池的研究有极其重要的意义。

随着太阳电池的广泛应用，一些影响电池寿命的不利因素也出现在我们面前。

热斑就是其中之一。

一、热斑的成因太阳电池热斑是指太阳电池组件在阳光照射下，由于部分组件受到遮挡无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑，如图1所示。

热斑可能导致整个电池组件损坏，造成损失。

因此，需要研究造成热斑的内在原因，从而减小热斑形成的可能性。

太阳电池热斑的形成主要由两个内在因素构成，分别与内阻和太阳电池自身暗电流大小有关。

图1太阳组件出现热斑损坏的实验照片通常简化假定其温度取决于下列几个主要因素：日照强度L、环境温度T，以及内阻产生的温升Ti，组件温度(阵列温度)T可近似地按下式计算：式中：L=0，Ts=0，Ti=0时阵列的温度；To、a1、a2为根据实验数据按最小二乘法处理后所得的系数，与所使用的太阳电池的类型、安装地点、支架形式等因素都有关系。

由式(1)可见，当光伏阵列中太阳电池被云、树叶或其它物体遮挡时，由于光照的变化，其温度将明显不同于阵列中那些未被遮挡的部分。

组件热斑效应
组件热斑效应是一种基于组件温度不均匀性的电子设备故障模式。

当一个组件比其周
围的其他组件更加加热时，就会形成热斑。

这个热斑会导致温度差异，进而会导致设备出
现不稳定甚至损坏。

因此，在电子设备的设计和使用方面，对于组件热斑效应需要充分考
虑和处理。

组件热斑效应通常发生在设备的高功率部件附近，如CPU、GPU、放大器等。

这些部件在使用过程中会产生大量的热能，并且容易受到周围温度影响。

当一个组件比其周围组件
更容易加热时，就会产生热斑。

这个热斑会导致热量积累，从而导致设备的温度升高。

如果这样的问题没有得到解决，熵的增加会导致组件出现不稳定，加速组件的老化，
最终会导致完全损坏。

为了解决这个问题，需要对设备进行设计和改进。

一种解决组件热斑效应的方法是通过优化散热系统来提高设备的整体温度均匀性。

这
通常涉及到设计更高效的风扇和散热器，以更好地分散组件释放的热量，并使各个组件之
间的温度差异最小化。

此外，还需要在设计设备时考虑组件的散热配置和布局，以最大程
度减少热斑的出现。

在设备的使用方面，也需要注意组件的温度问题。

如果发现设备的某一部分温度异常高，则需要注意可能存在热斑效应的问题。

在这种情况下，可以通过改进散热系统来解决。

此外，还应该确保设备的散热系统清洁和顺畅，防止灰尘等杂物影响散热效果。

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。

光伏组件热斑效应简析一、什么是光伏组件的热斑效应在一定的条件下，光伏组件中缺陷区域（被遮挡、裂纹、气泡、脱层、脏污、内部连接失效等）被当做负载消耗其它区域所产生的能量，导致局部过热，这种现象称为光伏组件的“热斑效应”。

二、光伏组件热斑效应的危害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。

三、光伏组件热斑检测1、检测工具热成像仪：红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。

通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

2、检测方法在一定的辐照度下，用热成像仪对运行中的光伏组件进行热斑检测，检测前尽量保证光伏组件表面无脏污及异物遮挡，同时还要注意勿使身体及检测仪遮挡光伏组件；检测仪器距离光伏组件不能太近，避免热（红外）相机捕捉到组件发射的太阳光点而造成误判断。

热斑检测最好在春末、夏季、秋初的上午11时---下午16时之间的时间段内进行，由于区域原因而导致辐照度、环境温度等的不同，热斑检测的最佳时间段也会相应不同。

3、热斑判断一般情况下认为：光伏组件在正常工作时的温度为30℃时，局部温度高于周边温度6.5℃时，可认为组件局部为热斑区域。

不过这也不是绝对的，因为热斑检测会受到辐照度、组件输出功率、环境温度及组件工作温度、热斑形成原因等因素的影响，因而判断热斑效应最好是以热成像仪图像上的数据分析为准。

（以下图片为组件局部的热斑成像）（1）异物长时间遮挡的热斑成像（2）组件烧损处的热斑成像（3）组件裂纹处的热斑成像（4）其他原因造成的热斑成像注：相同或不同原因导致的热斑形状都不是固定的四、解决热斑效应问题的方法1、在组件上加装旁路二极管。

热斑效应的分析在一定条件下，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。

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。

孤岛效应：太阳能发电系统与市电系统并联供电时，当市电发生故障系统未能及时检知并切离市电系统，而产生独立供电现象。

一旦发生孤岛运转现象时，会造成人员受伤与设备之损坏，故系统设计须具备该效应侦测保护功能。

改善的方法就是采用“反孤岛检测”。

太阳电池组件热斑效应介绍及检测方法：太阳电池组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。

在长期使用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成了阴影，在大型太阳电池组件方针中行间距不适合也能互相形成阴影。

由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。

其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。

太阳电池组件中某些电池单片本身缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。

在实际使用太阳电池中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。

据国外权威统计，热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿命至少减少10%。

热斑现象是不可避免的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。

为表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，确定其承受热斑加热效应的能力。

确定太阳电池组件承受热斑加热能力的检测试验叫“热斑耐久试验”。

热斑耐久试验过程需严格遵循国际标准IEC 61215-2005，试验内容大致如下：1. 装置(1)辐照源1，稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W/㎡，不均匀度不超过±2%，瞬时不稳定度在±5%以内。

组件热斑效应原因和运维防护措施曹晓宁1闻震利2吴达1( 1. 中广核太阳能开发有限公司100048; 2. 镇江大全太阳能有限公司212211)摘要：光伏电站中组件在运行中存在很多因素引起功率损耗并可能导致安全问题，热斑效应会造成组件功率的大幅度下降，而且是比较严重的安全隐患。

在组件生产过程、现场施工和运行维护中可以对技术指标提出要求或采取相应的措施来防护热斑效应。

为了减少运维工作量，提供效率，监控系统可以对组件的电流和电压进行监测并进行逻辑判断，可帮助运维人员进行针对性的排查，提高光伏电站运行的安全可靠性。

光伏发电是人类解决能源危机和环境问题的必由之路，在过去的二十年里光伏发电产业有了迅猛的发展，权威能源机构预测在本世纪中叶光伏发电会能为人类主要的供电方式之一。

太阳电池组件是光伏电站的核心元件，组件的性能和安全可靠性直接决定了光伏电站的运行效率。

目前组件的标称功率是在标准测试环境下（标准条件具体是指：温度25℃，光谱分布AM1.5，辐照强度是1000W/m2）的发电功率，而在实际运行环境中，由于温度、辐照强度、光谱失配等因素会影响组件的实际发电功率。

在实际应用中，组件的阴影遮蔽是不可避免的问题，阴影遮蔽会造成功率损失，而且会导致局部发热，产生安全隐患，即热斑效应。

本文对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨。

1、热斑效应晶硅组件是由多个太阳电池片串联组成，当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时，将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量，被遮蔽的太阳电池此时会严重发热，称为热斑效应，如图1所示。

热斑效应会严重影响组件的输出功率，同时会破坏太阳电池的性能。

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，热斑效应时组件温度分布如图2所示，可以看到被遮挡电池的温度明显高于其它电池。

图1 热斑效应原理示意图图2 热板效应时组件的温度分布图 2、热斑效应的防护措施组件中电池片的电流失配、电池片破损、组件虚焊和污损遮挡等原因都会引起电池发热，为了防止热斑效应对光伏电站造成发电量损失及对太阳电池造成损伤，应该在组件生产、现场施工和运行维护过程中采取相应的措施来减少热斑效应发生的风险，降低其危害。

光伏组件热斑效应
光伏组件的热斑效应（hot spot effect）是指在太阳能光伏组件中，当部分电池片或电池串联子串受到阴影覆盖或损坏时，可能导致热点形成的现象。

热斑效应可能对光伏组件的性能和可靠性产生负面影响。

热斑效应的原因是当部分电池片受到阴影覆盖或损坏时，这些受影响的电池片将无法产生有效的电流，而串联电路中的其他电池片将迫使电流通过这些受影响的电池片。

这会导致热斑效应，即受影响的电池片会成为高阻抗区域，而其他正常工作的电池片会通过这些区域产生的电流导致局部热点的形成。

热斑效应可能会导致以下问题：
1. 热损失：热斑区域产生的额外热量会导致局部温度升高，从而导致组件效率下降。

2. 功率损失：受影响的电池片无法产生有效的电流，从而导致整个光伏组件的功率下降。

3. 组件寿命影响：热斑效应可能会导致受影响的电池片或组件的寿命缩短。

为了减轻热斑效应的影响，光伏组件制造商通常采取以下措施：
1. 防护措施：通过使用遮挡物（如反射板、背板）或保护性覆盖层来减少阴影对电池片的影响，从而降低热斑效应的发生。

2. 电池片布置优化：通过合理布置电池片，使受影响的电池片数量最小化，减少热斑效应的潜在影响。

3. 热管理：采取适当的散热措施，如散热板、散热背板、风扇等，以帮助散热并降低热斑效应引起的温度升高。

需要注意的是，热斑效应的严重程度取决于阴影的位置和大小、光伏组件的设计和制造质量等因素。

定期的检测、维护和监控对于及时发现和解决热斑效应问题也非常重要。

关于组件热斑产生的原因、问题电池的来源及相应对策(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(正在试验实施中)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。