在一定條件下，一串聯支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發熱，這就是熱斑效應。這種效應能嚴重的破壞太陽能電池。有光照的太陽電池所產生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由於熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間並聯一個旁路二極體，以避免光照組件所產生的能量被受遮蔽的組件所消耗。
基本介紹
- 中文名：熱斑效應
- 外文名：The hot spot effect
- 危害：減少電池壽命
- 能否避免：不可避免
檢測方法,試驗內容,參考資料,
檢測方法
太陽電池組件通常安裝在地域開闊、陽光充足的地帶。在長期使用中難免落上飛鳥、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽電池組件上就形成了陰影，在大型太陽電池組件方陣中行間距不適合也能互相形成陰影。由於局部陰影的存在，太陽電池組件中某些電池單片的電流、電壓發生了變化。其結果使太陽電池組件局部電流與電壓之積增大，從而在這些電池組件上產生了局部溫升。太陽電池組件中某些電池單片本身缺陷也可能使組件在工作時局部發熱，這種現象叫“熱斑效應”。
在實際使用太陽電池中，若熱斑效應產生的溫度超過了一定極限將會使電池組件上的焊點熔化並毀壞柵線，從而導致整個太陽電池組件的報廢。據國外權威統計，熱斑效應使太陽電池組件的實際使用壽命至少減少10%。
熱斑現象是不可避免的，儘管太陽電池組件安裝時都要考慮陰影的影響，並加配保護裝置以減少熱斑的影響。為表明太陽電池能夠在規定的條件下長期使用，需通過合理的時間和過程對太陽電池組件進行檢測，確定其承受熱斑加熱效應的能力。
試驗內容
確定太陽電池組件承受熱斑加熱能力的檢測試驗叫“熱斑耐久試驗”。熱斑耐久試驗過程需嚴格遵循國際標準IEC 61215-2005，試驗內容大致如下：
1. 裝置
(1)輻照源1，穩態太陽模擬器或自然光，輻照度不低於700W/㎡，不均勻度不超過±2%，瞬時不穩定度在±5%以內。
(2)輻照源2，C類(或更好)的穩態太陽模擬器或自然光，其輻照度為1000W/㎡±10%。
(3)太陽電池組件I-V曲線測試儀。
(4)一組對試驗太陽電池組件遮光增量為5%的不透明蓋板。
(5)一個適當的溫度探測器。
2. 程式
在太陽電池組件試驗前應安裝廠商推薦的熱斑保護裝置。
(1)將不遮光的組件在輻照源1下照射，測試其I-V特性和最大功率點。
(2)使組件短路，組件在穩定的輻照源1照射下，用適當的溫度探測器測定最熱的電池單片。
(3)完全擋住選定的電池單片，用輻照源2照射組件。在此過程中組件的溫度應該在50℃±10℃。
(4)保持此狀態經過5小時的曝曬。
(5)再次測定組件的I-V特性和最大功率點。
3. 要求
(1)太陽電池組件無嚴重外觀缺陷；
(2)太陽電池組件最大輸出功率的衰減不超過試驗前測試值的5%；
由試驗過程得知，熱斑耐久試驗的最終目的是對太陽電池組件廠商的產品質量有嚴格要求，而試驗過程也對試驗裝置有準確的規定。試驗中，關鍵裝置輻照源的選擇有穩態太陽模擬器和自然光這2種。眾所周知，自然光具有眾多非人為的不穩定因素，諸如地區分布、氣候變化、風向、溫度等。根據實地測試，上海地區夏季正常晴天的中午自然光輻照度僅為700-800W/㎡，很難達到1000W/㎡的試驗要求，更談何持續5小時的曝曬。
綜上，熱斑耐久試驗通常使用穩態太陽模擬器對太陽電池組件進行檢測。中心自主研發的熱斑耐久檢測設備是實驗室模擬熱斑條件的必需設備，利用此設備進行熱斑耐久加速試驗可以儘早暴露質量問題，降低質量風險，提高產品可靠性和使用壽命，不僅適用於組件熱斑試驗，同時也滿足早期光衰減試驗要求。設備參數如下：
(1)有效照射面積：1600mm*1000
(2)最大輻射強度：>1000W/㎡
(3)光源光譜分布：C級
(4)均勻度：±9.2%，C級
(5)瞬時不穩定度：±3%，C級
(6)人機界面控制：PLC控制，樣品溫度、穩定度、副照度實時顯示和積分功能。
參考資料
:隨著科技日新月異的發展，光伏發電技術在國內外均得到了廣泛的套用，其套用形式多種多樣，套用場所分布廣泛，主要用於大型地面光伏電站、住宅和商用建築物的屋頂、建築光伏建築一體化、光伏路燈等。在這些場所，不可避免的會出現建築物、樹蔭、煙囪、灰塵、雲朵等對太陽能電池組件造成遮擋。因此，人們關心的是此類情況對太陽能電池的發電效率影響有多大,又該如何解決呢？
在實際套用中，太陽能電池一般是由多塊電池組件串聯或並聯起來，以獲得所期望的電壓或電流的。為了達到較高的光電轉換效率，電池組件中的每一塊電池片都須具有相似的特性。在使用過程中，可能出現一個或一組電池不匹配，如：出現裂紋、內部連線失效或遮光等情況，導致其特性與整體不諧調。在合理的光照條件下，一串聯支路中被遮蔽的光伏電池，會由發電單元變為耗電單元，被遮蔽的光伏電池不但對組件輸出沒有貢獻，而且會消耗其它電池產生的電力，此時會發熱，這就是熱斑效應。
相對於晶體矽而言，非晶矽薄膜電池組件在整個組件上膜厚比較均勻，多個子電池的電流匹配良好，不會出現晶體矽組件易發生裂紋或隱裂紋的情況，通過優異的生產工藝和嚴格的質量控制體系製成的非晶矽光伏組件，幾乎不會發生薄膜組件中各子電池內部連結失效的問題。另外，對於晶體矽太陽電池，小遮擋即可引起大功率損失，導致組件溫度過高，嚴重的會燒壞組件，甚至引起重大火災；但非晶矽薄膜電池的電流密度較小，陰影遮擋對於薄膜電池也會存在影響，但是影響要比晶體矽電池小得多。
針對薄膜光伏產品的熱斑效應，國際電工委員會制定了嚴格的認證試驗標準，產品必須在極為嚴酷條件下經受住熱斑效應的測試。薄膜光伏組件經過熱斑耐久試驗之後，首先進行外觀檢查，對任何裂紋、氣泡或脫層等情況進行記錄或拍照。如果發現標準規定的嚴重外觀缺陷，如：破碎、開裂、彎曲、不規整或損傷的外表面;組件有效工作區域的任何薄膜層有超過一個電池面積10%以上的空隙、看得見的腐蝕，在組件的邊緣和任何一部分電路之間形成連續的氣泡或剝層等，喪失機械完整性，導致組件的安裝或工作都受到影響，則視為不合格。如果存在外觀缺陷但不屬於上述的嚴重外觀缺陷，如：組件有效工作區域的任何薄膜層有空隙和可見的腐蝕，輸出電線有可見的腐蝕等，則拍照進行記錄；如果在對後續的其他測試實驗沒有影響，則認為薄膜光伏組件通過了熱斑效應測試，如果造成影響，則另選兩塊組件重新進行熱斑效應測試。此外，組件在標準試驗條件下的最大輸出功率的衰減不能超過測試前的5%；絕緣電阻應滿足初始試驗的同樣要求。
