光伏組件部分遮擋對組件輸出特性的影響

1.0緒論 　　眾所周知，晶體硅太陽電池組件的表面陰影、焊接不良及單體電池功率不匹配等因素是導致輸出功率降低的主要原因，研究這些因素的影響不僅對制造晶體硅太陽電池組件有指導作用，而且也有利于人們正確判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出降低或失效的原因。 　　國外曾經(jīng)有人報道一些在現(xiàn)場用了10到15年的組件電特性已經(jīng)惡化。其I-V特性曲線已經(jīng)和一些普通的光伏組件差別很大，而這種變化的I-V曲線可以用來分析晶體硅太陽電池組件輸出降低的原因。本文主要討論了遮擋部分電池組件輸出特性的影響，并用計算機對核過程進行了模擬。 　　2.0模擬方法 　　在晶體硅太陽電池組件中，當有電池被遮擋時，組件的輸出特性可以用下式表示： 　　這些參數(shù)估算時可以用一些參數(shù)代替：n=1.96，I0=3.86X10-5（A）,Rsh=15.29（Ω）。a=2.0x10-3，Vbr=-21.29（V），nn=3.R3=0.008. 　　組件中有電池被遮蓋時的電路可以用圖片三來表示，正常的電池和被遮蓋住的電池在組件中是串聯(lián)關系，因此電壓V和電流I滿足以下等式： 　　其中，Iph1代表組件中普通電池的光電流，Iph2代表遮擋電池產(chǎn)生的光電流，與等式（2）中的遮擋透過率有關系，例如，當遮擋透過率為35%時，Iph2是Iph1的0.35倍。通過解（3）-（6）式可以計算出I-V的特性。 　　二、實驗 　　圖2（a）和（b）是通過改變陰影透過率的情況下分別計算和實際測量的I-V特性曲線。當組件上的一個電池用不同的透過率（一個組件由36塊電池組成）時，短路電流大致變化不大。結果是透過率越低，電流隨著電壓的升高下降越快。另一方面，開路電壓基本上相同。由圖可看出：測量結果與計算的結果相吻合。 　　圖2以遮擋透過率為變量的I-V特性曲線（遮擋電池數(shù)：1）（a）計算結果，（b）測量結果 　　圖3（a）和（b）是通過改變遮擋的電池數(shù)目（陰影透過率都為35%）來計算和測量I-V的特性。隨著電池遮擋數(shù)目的增多，短路電流明顯變低，然而開路電壓變化不是很大。由圖可看出：測量與計算的結果相吻合。 　　圖3以遮擋電池數(shù)目為變量的I-V特性曲線（遮擋透過率為35%），（a）計算結果，（b）測量結果。 　　圖4是不同輻照度下測試I-V特性。其中一片電池上覆蓋有陰影，并且陰影的透過率為35%。隨著輻照度的提高，在短路電流附近電流下降比例變大。圖5是不同輻照度下測試的I-V特性，在一個組件上有3塊電池有陰影（陰影透過率都為35%）。在這種情況下，在短路電流附近電流下降很小。 　　圖6是在同一輻照度，陰隱透過率為35%情況下，通過改變組件遮擋的位置測出來的I-V特性曲線。遮擋數(shù)目為3塊（一塊組件36塊電池）。由I-V曲線圖可以看出雖然遮擋面積一樣，但不同的位置其I-V曲線表現(xiàn)不同的，但是開路電壓均相等。 　　圖6 位置不同而測定的I-V曲線（曲線1為遮擋的連續(xù)三塊電池；曲線2為遮擋的連續(xù)兩塊電池和一塊間隔開的電池；曲線3為遮擋的三塊分別間隔開的電池） 　　三、結論 　　本文利用計算機模擬和組件測試儀研究了由于電池的遮擋而引起的組件功率輸出與I-V特性變化之間的關系，組件被遮擋時的I-V特性變化與被遮擋的電池的電壓降落有關。 　　晶體硅太陽電池組件的輸出I-V特性曲線與電池表面陰影、焊接不良及單體電池功率不匹配等因素有關，不同因素對輸出功率的影響是不同的，研究這些因素的影響不僅對制造晶體硅太陽電池組件由指導作用，而且也有利于人們正確判斷光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出降低或失效的原因。（作者微信公眾賬號：光伏經(jīng)驗網(wǎng)）