光伏组件部分遮挡对组件输出特性的影响

1.0绪论 　　众所周知，晶体硅太阳电池组件的表面阴影、焊接不良及单体电池功率不匹配等因素是导致输出功率降低的主要原因，研究这些因素的影响不仅对制造晶体硅太阳电池组件有指导作用，而且也有利于人们正确判断光伏发电系统输出降低或失效的原因。 　　国外曾经有人报道一些在现场用了10到15年的组件电特性已经恶化。其I-V特性曲线已经和一些普通的光伏组件差别很大，而这种变化的I-V曲线可以用来分析晶体硅太阳电池组件输出降低的原因。本文主要讨论了遮挡部分电池组件输出特性的影响，并用计算机对核过程进行了模拟。 　　2.0模拟方法 　　在晶体硅太阳电池组件中，当有电池被遮挡时，组件的输出特性可以用下式表示： 　　这些参数估算时可以用一些参数代替：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. 　　组件中有电池被遮盖时的电路可以用图片三来表示，正常的电池和被遮盖住的电池在组件中是串联关系，因此电压V和电流I满足以下等式： 　　其中，Iph1代表组件中普通电池的光电流，Iph2代表遮挡电池产生的光电流，与等式（2）中的遮挡透过率有关系，例如，当遮挡透过率为35%时，Iph2是Iph1的0.35倍。通过解（3）-（6）式可以计算出I-V的特性。 　　二、实验 　　图2（a）和（b）是通过改变阴影透过率的情况下分别计算和实际测量的I-V特性曲线。当组件上的一个电池用不同的透过率（一个组件由36块电池组成）时，短路电流大致变化不大。结果是透过率越低，电流随着电压的升高下降越快。另一方面，开路电压基本上相同。由图可看出：测量结果与计算的结果相吻合。 　　图2以遮挡透过率为变量的I-V特性曲线（遮挡电池数：1）（a）计算结果，（b）测量结果 　　图3（a）和（b）是通过改变遮挡的电池数目（阴影透过率都为35%）来计算和测量I-V的特性。随着电池遮挡数目的增多，短路电流明显变低，然而开路电压变化不是很大。由图可看出：测量与计算的结果相吻合。 　　图3以遮挡电池数目为变量的I-V特性曲线（遮挡透过率为35%），（a）计算结果，（b）测量结果。 　　图4是不同辐照度下测试I-V特性。其中一片电池上覆盖有阴影，并且阴影的透过率为35%。随着辐照度的提高，在短路电流附近电流下降比例变大。图5是不同辐照度下测试的I-V特性，在一个组件上有3块电池有阴影（阴影透过率都为35%）。在这种情况下，在短路电流附近电流下降很小。 　　图6是在同一辐照度，阴隐透过率为35%情况下，通过改变组件遮挡的位置测出来的I-V特性曲线。遮挡数目为3块（一块组件36块电池）。由I-V曲线图可以看出虽然遮挡面积一样，但不同的位置其I-V曲线表现不同的，但是开路电压均相等。 　　图6 位置不同而测定的I-V曲线（曲线1为遮挡的连续三块电池；曲线2为遮挡的连续两块电池和一块间隔开的电池；曲线3为遮挡的三块分别间隔开的电池） 　　三、结论 　　本文利用计算机模拟和组件测试仪研究了由于电池的遮挡而引起的组件功率输出与I-V特性变化之间的关系，组件被遮挡时的I-V特性变化与被遮挡的电池的电压降落有关。 　　晶体硅太阳电池组件的输出I-V特性曲线与电池表面阴影、焊接不良及单体电池功率不匹配等因素有关，不同因素对输出功率的影响是不同的，研究这些因素的影响不仅对制造晶体硅太阳电池组件由指导作用，而且也有利于人们正确判断光伏发电系统输出降低或失效的原因。（作者微信公众账号：光伏经验网）