晶硅电池组件设计精要.ppt

* 阻塞二极管在并联组件中的作用。 问题电池组的阻塞二极管阻止了电流从旁边的电池组流向问题电池组。 阻塞二极管 旁路二极管 温度效应 太阳能电池封装进光伏组件里所产生的一个多余的边际效应是，封装改变了组件内热量的进出状况，因此增加组件的温度。 温度的增加对电池的主要影响是减小电池的输出电压，从而降低输出功率。 此外，温度的增加也会导致光伏组件中出现几个电池恶化，因为上升的温度也会增加与热扩散有关的压力，或者增加恶化率，即每上升10°C恶化量就增加2个。 六电池组件的热成像图片。 组件的工作温度决定于组件产生的热量、向外传输的热量和周围环境的温度之间的平衡。 而组件产生的热量决定于组件所在的工作点、组件的光学特性和电池的封装密度。 组件向外散发热量可以分为三个过程：传导、对流和辐射。这些散发过程决定于组件材料的热阻抗、组件的发光特性和组件所处的环境条件（特别是风速)。 光伏组件的热损失 光伏组件的工作温度是组件所产生的热量与向外界传输的热量之间的动态平衡。向外界传输热量的过程有三个：传导、对流和辐射。 组件表面的空气流动引起热对流 组件向外辐射电磁波 热传导发生在热量从一块材料传到另一块材料 太阳光加热组件 热膨胀与热压力 热膨胀效应是在设计组件时需要考虑的一个重要温度效应。 几乎所有的组件交界面都会受到与温度有关的周期应力的影响，且可能最终导致组件脱落。 电力保护和机械保护 电绝缘 封装系统必须能够承受得了系统的电势差。金属框架也应该接地.因为组件的内部和终端的电势都大大高出大地电势。任何漏到大地上的电流都应尽量减小。 机械保护 太阳能组件必须有足够的硬度和刚度以承受正常安装时的应力。如果电池表面的封装材料为玻璃，则玻璃必须通过钢化，因为组件中心部位的温度要比周围框架区域的温度高。这将在周围产生张力，并有可能导致玻璃破裂。 在光伏阵列中，组件必须能够承受其本身一定程度的弯曲，以及能够承受风流动产生的震动和雪、冰等施加的压力。 组件框架可能发生的扭曲。 晶体硅光伏组件的退化机制 几乎所有的机制都与水侵蚀和温度应力有关。 电池的退化 引起电池组件的整体退化的因素： 电极接触面积的减小和腐蚀（通常由水蒸气引起）导致RS增加 穿过pn结的金属漂移使Rsh减小 减反射膜的退化 电池短路 短路可能发生在电池的连接处，如下图所示。 短路现象也是在薄膜电池中普遍出现的退化机制，因为薄膜电池的前表面和背面靠的非常近; 此外，针孔、腐蚀区域和损坏区域这些因素一同增加了电池被短路的机会。 电池开路 电池的破碎可以由以下几个因素引起： ①热应力②冰雹③制造和封装过程的破坏导致潜在的碎裂，通常在生产检查时观察不到，但以后会逐渐出现。 断裂的电池，图中说明了互联母线是怎样阻止开路现象出现。 互联开路 由周期性热应力和风荷载引起的机械疲惫，导致了互联开路现象的发生。 组件开路 组件之间同样会发生开路现象，通常在母线或接线盒处。 组件短路 尽管在出售之前每个组件都经过检测，但是多数的组件短路都是制造缺陷引起的。 绝缘物质的风化讲解导致了绝缘层脱落、碎裂或电化学腐蚀。 组件玻璃的破损 表面玻璃的破损可能由肆意破坏、热应力、操作失误、风或冰雹的因素引起。 组件脱落 组件脱落是早期生产的电池中常见的现象，但现在已经比较少见。通常因键合强度的降低引起，或者因湿气和光热导致老化，或者不同的热膨胀和湿膨胀引起破坏。 旁路二极管的退化 旁路二极管，被用来克服错配问题的元件，其本身也同样会出现问题，通常是由于规格不匹配而导致过热。如果二极管的温度能保持在128°C以下，这个问题将能减到最小。 封装的退化 带有紫外线吸收和其它稳定材料的封装零部件能够保证组件的长寿命。然而，侵蚀和扩散同样会引起缓慢损耗，一旦浓度下降到一个关键水平，则封装材料就将迅速退化。特别是EVA层发生褐变并伴随着乙酸的产生时，将会引发阵列输出功率的整体下降，尤其是聚光太阳能电池系统。 UNSW新南威尔士大学 . 理想太阳能电池和非理想太阳能电池的比较。最大的错配差异是当电压被反向偏压的时候造成的。 反向电压很高时，pn结可能被击穿 并联电阻引起的下降 电池消耗的能量 非理想太阳能电池 电池产生的能量 电池消耗的能量 串联电阻引起的额外下降 理想太阳能电池 UNSW新南威尔士大学 UNSW 新南威尔士大学 * *答辩人：杜光旭 指导教师：贾晓林教授 封鉴秋副教授 UNSW新南威尔士大学 * *答辩人：杜光旭 指导教师：贾晓林教授 封鉴秋副教授 * *答辩人：杜光旭 指导教师：贾晓林教授 封鉴秋副教授 功率需求 不匹配的电池之间的互联引起的损耗 电池板的温度 电池板的故障模式 太阳能电池组件的组成数量通常是由系