传帖 薄膜太阳能电池热斑效应分析

pvlian

根据IEC61646标准，热斑效应可以总结为一句话：       在满足Isc=Imp的条件下，寻找到一块使此等式成立的最小遮挡面积，这就是所谓的最严重发热条件（serious condition）！
   解释如下：
   1）关于等式：这里的Isc指得是部分电池被遮挡时测得的短路电流，Imp指得是电池被遮挡前测得的峰值电流。
   2）关于为什么Isc=Imp？首先是电池未被遮挡的情况：一般的薄膜太阳能组件是串联的集成结构，假设一个组件有100个相互串联的电池，那么当这个组件工作在最大功率点时（Imp），组件中每个电池理论上来说都应该工作在最大功率点。鉴于串联结构，如果外界有一个负载让组件工作在最大功率点时，组件中每个电池的电流理论上都等于峰值电流Imp。其次是电池被遮挡的情况：假设现在100个相互串联的电池被遮挡了几个（比如说6个），此时可以测得组件的短路电流为Isc。由于电池被遮挡了几个，此时，我们可以把组件分成两部分，第一部分是未被遮挡的部分（94个），这部分仍然充当电源；第二部分是被遮挡的部分，这部分开始充当负载（注意，这里我们已经没有联外部负载，负载完全由遮挡的部分提供）。这两部分也是串联的。这样来看，电池被遮挡的情况下测得组件的短路电流同时也是组件中第一部分也就是电源部分（94个）的工作电流。如果此时的Isc=Imp，就说明组件中被遮挡的部分所充当的负载正好使得其它未被遮挡的每个电池都工作在了最大功率点，也就是达到了IEC标准中所谓的最严重发热条件（serious condition）。
   3）为什么要找最小遮挡面积？虽然说我们假定组件中每个电池都具有相同的性能，但是毕竟会有一定的差别（旁路电阻，串联电阻等，pn结性能等）。如果说在组件的某个位置，遮挡5个电池（刚才是6个）就能使得Isc=Imp等式成立，也就是说，这个位置上的5个电池提供的负载能使得未被遮挡的95个电池工作在最大功率点。而我们知道，95个电池发的电比94个电池发的电多，那么被遮挡5个电池中每个电池分配到能量也就多（maximum disipated power）。而这里负载消耗能量主要是通过发热的形式体现出来，也就是热斑现象。依次类推，使得该组件热斑效应最为严重的最小遮挡面积就可以按这个原则找到。
   找到最小遮挡面积后，在后续的endurance test中，严格来说，应该始终要保证Isc=Imp等式成立。所以最好时刻监控测试过程中的短路电流，一旦Isc偏离一定范围值（组件性能会变化，衰减，每个电池的有效发电面积在找最小遮挡面积过程中会减小），就改变遮挡面积，使得组件发热最大。