晶硅组件热斑效应的分析

发布时间：2017-10-09 07:39

  本文关键词：晶硅组件热斑效应的分析

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【摘要】：随着太阳能发电的广泛应用,装机容量不断提升。为了保证投资电站的发电量,如EVA黄变、脱层、隐裂、PID等一些影响光伏组件发电性能及其寿命的不利因素越来越被重视,热斑也是其中之一。热斑主要是由阴影遮挡和电池缺陷、性能失配引起的,将导致组件的功率损失以及发电率下降,严重的热斑效应可导致电池组件局部烧毁或形成暗斑、EVA脱层、封装材料熔化或表面玻璃炸裂等不可逆的损坏。组件的热斑效应是唯一的同时兼具可靠性与安全性的问题。为了更好的避免热斑效应的发生,很有必要深入研究热斑效应及热斑耐久性试验。完善热斑评价标准对保证晶硅组件的性能和质量具有重要的意义。 首先,深入研究组件的热斑效应,运用Matlab/Simulink仿真了光伏组件的电学特性,分析太阳辐射强度及环境温度对光伏组件的电特性影响,发现辐照度对组件的短路电流影响很大；温度则对组件的开路电压影响较大,两者呈反比关系；最大功率点在时刻变化着。同时建立不同遮光条件下组件的仿真模型,分析遮挡条件下组件电特性的变化,发现光伏组件单个电池被遮挡时,光伏组件的电特性发生变化很大,组件的Ⅰ-Ⅴ曲线呈现阶梯状,P-V曲线出现多峰,总的输出功率改变。 其次,在商业应用中,仍然缺乏一个被广泛接受的处理热斑的程序及组件是否热斑的具休参考标准。这导致光伏阵列检测时热斑的判定存在着很大的争议。本文采用红外热成像技术,对实际运行地电站进行热斑检测,挑选出温度异常组件。然后进行以下实验：外观检查、EL检测以及功率检测。分析影响组件热斑的因素：组件的热斑效应受热斑大小、热斑数目的影响。热斑大小越小,热斑越严重；热斑数目越多,热斑现象越严重。不同的原因导致的热斑图像不同,在此基础上,可根据热成像图,初步判定热斑的成因。同时对比分析了热斑最高温度、IR温差与热斑大小及功率损失的关系,研究发现相对于热斑的最高温度,在IR温差与热斑大小及组件衰减之间存在着更为直接地关系：IR温差更能表征组件热斑的严重程度。提出了现场检测时热斑判断的标准。
【关键词】：晶硅组件 热斑 仿真 红外热成像 IR温差
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-10
• 目录10-12
• 1 引言12-25
• 1.1 能源背景12-13
• 1.2 光伏发电发展概况13-16
• 1.2.1 国际光伏产业的发展现状13-15
• 1.2.2 中国光伏产业的发展15-16
• 1.3 光伏认证和标准16-24
• 1.4 论文研究意义和内容24-25
• 2 晶硅电池的工作原理及热斑效应25-34
• 2.1 太阳能电池的工作原理25-31
• 2.1.1 半导体的光生伏特效应25-26
• 2.1.2 太阳能电池的电路模型26-29
• 2.1.3 光伏组件质量问题29-31
• 2.2 热斑效应31-34
• 3 光伏电池组件仿真34-43
• 3.1 光伏电池的数学模型34-36
• 3.2 光伏电池组件的模拟仿真36-40
• 3.3 遮挡情况下组件的模拟仿真40-43
• 4 晶硅组件的热特性实验43-57
• 4.1 红外热成像技术43-46
• 4.2 晶硅组件的现场实测46-51
• 4.3 实验分析51-57
• 4.3.1 外观检查51-52
• 4.3.2 EL检测52
• 4.3.3 红外图52-54
• 4.3.4 电气检查54-57
• 5 结论57-58
• 参考文献58-61
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果61-63
• 学位论文数据集63

【参考文献】

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本文编号：998958