光伏组件变形对组件性能的影响研究.pdfVIP

学兔兔 第4期 (总第167期) 机 械 工 程 与 自 动 化 No．4 2011年8月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION Aug． 文章编号：1672—6413(2011)04-0107—03 光伏组件变形对组件性能的影响研究 黄 浩，吴志学 (扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225009) 摘要 ：光伏组件在机械载荷作用下，其中的太阳能电池层压板将产生不同程度的变形。利用有限元软件 ANSYS对其进行分析，并结合组件试验测试进行对比。结果表明：在采用给出的组件尺寸数据条件下，承受 IEC61215标准规定的5 400 Pa机械静态载荷，组件变形将不会导致组件内部产生电池片隐裂、裂片等性能 问题。了解这种变形规律，对组件生产厂家通过组件IEC产品认证机械载荷试验及组件在户外使用时，保证 组件在风、积雪和覆冰的复杂气候条件作用下，能够长期正常工作具有一定的指导作用。 关键词：光伏组件；变形；有限元 中图分类号：TP31：TM914．4 文献标识码：A 0 引言 1．2 有限元模型 2002年~2007年全球光伏产业以49．5％的年平 因为本文着重模拟IEC61215标准规定5 400 Pa 均增长率高速发展，2008年比2007年增长60％， 静态载荷施加于太阳能电池层压板上表面产生的变 2008年全球的光伏组件产量达6．4 GWP，这意味着每 形，所以在ANSYS中对光伏组件几何模型做了适当的 年有数千万个组件在不同国家和地区的各种气候条件 简化处理，铝合金边框与玻璃的接触装配采用施加接 下使用。组件承受飓风、积雪和覆冰是一个最基本的 触支撑约束在接触面的简化形式。由于模型及加载具 性能要求，为了保证晶体硅光伏组件在规定的气候条 有对称性，所以建立牟模型，从而可以简化计算。太 斗 件下长期使用，IEC61215和中国国家标准GB／T9535 阳能电池层压板有限元模型如图2所示。 中规定组件要通过一系列试验要求。其中有一项是机 械载荷试验，该试验规定了组件经受风、雪或覆冰等 静态载荷的能力。在试验中，组件要承受5 400 Pa A A 的静态载荷，太阳能电池层压板的变形可能导致组件 — — — — 内部封装的电池片产生隐裂、裂片等性能问题。组件 的使用寿命为20年左右，其在各种载荷作用下产生 变形导致电池片裂片将直接影响组件的使用寿命。因 此，对光伏组件在静态载荷作用下的力学性能分析具 有必要性。本文采用有限元软件ANSYS对光伏组件变 一 9 r2 L 形、应力分布等力学性能进行了分析。 图1 光伏组件结构尺寸示意图 1 光伏组件几何模型及有限元模型 1．1 光伏组件几何模型 1．3 施加边界条件及载荷 光伏组件由太阳能电池层压板和铝合金边框经过 采用20节点结构实体单元(Solid186)，边界条 胶粘剂组装工艺装配而成。光伏组件结构及尺寸如图 件为：在太阳能电池层压板上表面节点施加5 400 Pa 1所示。太阳能电池层压板弹性模量E=70 GPa， 的均布静态载荷