光伏組件部分遮擋對(duì)組件輸出特性的影響

1.0緒論 　　眾所周知，晶體硅太陽(yáng)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(dǎo)致輸出功率降低的主要原因，研究這些因素的影響不僅對(duì)制造晶體硅太陽(yáng)電池組件有指導(dǎo)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(guó)外曾經(jīng)有人報(bào)道一些在現(xiàn)場(chǎng)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(lái)分析晶體硅太陽(yáng)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(jì)算機(jī)對(duì)核過(guò)程進(jìn)行了模擬。 　　2.0模擬方法 　　在晶體硅太陽(yáng)電池組件中，當(dāng)有電池被遮擋時(shí)，組件的輸出特性可以用下式表示： 　　這些參數(shù)估算時(shí)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(shí)的電路可以用圖片三來(lái)表示，正常的電池和被遮蓋住的電池在組件中是串聯(lián)關(guān)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(guò)率有關(guān)系，例如，當(dāng)遮擋透過(guò)率為35%時(shí)，Iph2是Iph1的0.35倍。通過(guò)解（3）-（6）式可以計(jì)算出I-V的特性。 　　二、實(shí)驗(yàn) 　　圖2（a）和（b）是通過(guò)改變陰影透過(guò)率的情況下分別計(jì)算和實(shí)際測(cè)量的I-V特性曲線。當(dāng)組件上的一個(gè)電池用不同的透過(guò)率（一個(gè)組件由36塊電池組成）時(shí)，短路電流大致變化不大。結(jié)果是透過(guò)率越低，電流隨著電壓的升高下降越快。另一方面，開(kāi)路電壓基本上相同。由圖可看出：測(cè)量結(jié)果與計(jì)算的結(jié)果相吻合。 　　圖2以遮擋透過(guò)率為變量的I-V特性曲線（遮擋電池?cái)?shù)：1）（a）計(jì)算結(jié)果，（b）測(cè)量結(jié)果 　　圖3（a）和（b）是通過(guò)改變遮擋的電池?cái)?shù)目（陰影透過(guò)率都為35%）來(lái)計(jì)算和測(cè)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(kāi)路電壓變化不是很大。由圖可看出：測(cè)量與計(jì)算的結(jié)果相吻合。 　　圖3以遮擋電池?cái)?shù)目為變量的I-V特性曲線（遮擋透過(guò)率為35%），（a）計(jì)算結(jié)果，（b）測(cè)量結(jié)果。 　　圖4是不同輻照度下測(cè)試I-V特性。其中一片電池上覆蓋有陰影，并且陰影的透過(guò)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(cè)試的I-V特性，在一個(gè)組件上有3塊電池有陰影（陰影透過(guò)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(guò)率為35%情況下，通過(guò)改變組件遮擋的位置測(cè)出來(lái)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(kāi)路電壓均相等。 　　圖6 位置不同而測(cè)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(kāi)的電池；曲線3為遮擋的三塊分別間隔開(kāi)的電池） 　　三、結(jié)論 　　本文利用計(jì)算機(jī)模擬和組件測(cè)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(guān)系，組件被遮擋時(shí)的I-V特性變化與被遮擋的電池的電壓降落有關(guān)。 　　晶體硅太陽(yáng)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(guān)，不同因素對(duì)輸出功率的影響是不同的，研究這些因素的影響不僅對(duì)制造晶體硅太陽(yáng)電池組件由指導(dǎo)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(hào)：光伏經(jīng)驗(yàn)網(wǎng)）