组件热斑效应
光伏热斑效应_概述及解释说明
光伏热斑效应概述及解释说明1. 引言1.1 概述光伏热斑效应是指在光伏发电过程中，由于光照强度不均匀或材料表面特性等因素的影响，产生局部温度升高的现象。
这种现象对光伏发电系统的性能和寿命有着重要的影响。
因此，深入了解和解决光伏热斑效应问题具有重要的实际意义。
1.2 文章结构本文将首先概述光伏热斑效应的定义和原理，并分析其产生的主要影响因素。
其次，我们将探讨一些解决光伏热斑效应问题的方法，并讨论各种方案的优劣与适用性。
最后，在结论部分，我们将总结已经取得的研究成果并展望未来在该领域可能面临的挑战。
1.3 目的本文旨在提供一个综合而清晰地概述光伏热斑效应的文章。
通过对相关知识点进行介绍和讲解，读者可以更好地理解光伏热斑效应及其相关原理，进而为解决该问题提供一定参考。
同时，通过分析已有的研究成果和存在的问题，我们可以为未来的研究方向提出展望，并希望能够对光伏产业的发展和应用提供一定启示。
2. 光伏热斑效应概述：2.1 光伏效应简介：光伏效应是指当光辐射照射到半导体材料上时，产生的电荷对电流的响应。
光伏效应是太阳能电池转换太阳能为电能的基础原理，也是光伏热斑效应产生的前提条件之一。
2.2 热斑效应简介：热斑效应是指在高浓度光照射下，光伏组件表面形成的局部区域温度升高现象。
当太阳能辐射聚焦在一个小区域上时，该区域会受到更高的温度影响，并且可能降低整个光伏系统的性能和寿命。
2.3 光伏热斑效应定义与原理解释：光伏热斑效应是指在高浓度太阳能辐射条件下，由于光线聚焦导致局部区域温度增加，进而引发出现局部失效或性能降低现象。
当太阳能集中在一个小区域上时，这个小区域将吸收更多的能量并产生显著的局部温升，而其他部分的温度保持相对稳定。
这会导致光伏组件中电流产生不均匀分布，降低整个系统的效率。
光伏热斑效应产生的原理主要涉及两个方面。
首先是热载流子效应，高浓度光照射下，热载流子（由高能量光激发生成的载流子）在表面局部区域堆积并增加物质界面处的复合速率。
组件热斑效应的原因与防护
组件热斑效应原因和运维防护措施曹晓宁1 闻震利2 吴达 1( 1. 中广核太阳能开发有限公司 100048; 2. 镇江大全太阳能有限公司212211)摘要：光伏电站中组件在运行中存在很多因素引起功率损耗并可能导致安全问题，热斑效应会造成组件功率的大幅度下降，而且是比较严重的安全隐患。
在组件生产过程、现场施工和运行维护中可以对技术指标提出要求或采取相应的措施来防护热斑效应。
为了减少运维工作量，提供效率，监控系统可以对组件的电流和电压进行监测并进行逻辑判断，可帮助运维人员进行针对性的排查，提高光伏电站运行的安全可靠性。
光伏发电是人类解决能源危机和环境问题的必由之路，在过去的二十年里光伏发电产业有了迅猛的发展，权威能源机构预测在本世纪中叶光伏发电会能为人类主要的供电方式之一。
太阳电池组件是光伏电站的核心元件，组件的性能和安全可靠性直接决定了光伏电站的运行效率。
目前组件的标称功率是在标准测试环境下（标准条件具体是指：温度25℃，光谱分布AM1.5，辐照强度是1000W/m 2）的发电功率，而在实际运行环境中，由于温度、辐照强度、光谱失配等因素会影响组件的实际发电功率。
在实际应用中，组件的阴影遮蔽是不可避免的问题，阴影遮蔽会造成功率损失，而且会导致局部发热，产生安全隐患，即热斑效应。
本文对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨。
1、热斑效应晶硅组件是由多个太阳电池片串联组成，当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时，将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量，被遮蔽的太阳电池此时会严重发热，称为热斑效应，如图1所示。
热斑效应会严重影响组件的输出功率，同时会破坏太阳电池的性能。
有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗，热斑效应时组件温度分布如图2所示，可以看到被遮挡电池的温度明显高于其它电池。
图 1 热斑效应原理示意图图2 热板效应时组件的温度分布图 2、热斑效应的防护措施组件中电池片的电流失配、电池片破损、组件虚焊和污损遮挡等原因都会引起电池发热，为了防止热斑效应对光伏电站造成发电量损失及对太阳电池造成损伤，应该在组件生产、现场施工和运行维护过程中采取相应的措施来减少热斑效应发生的风险，降低其危害。
组件工作温度与环境温度的关系
组件工作温度与环境温度的关系
组件工作温度与环境温度的关系密切，主要表现在以下几个方面：
1. 工作温度与环境温度的关系：组件的工作温度受环境温度影响较大。
在相同的太阳光照射条件下，环境温度越高，组件的工作温度也越高。
因此，在炎热的夏季，组件的工作温度往往比环境温度高出很多。
2. 工作效率与工作温度的关系：随着工作温度的升高，组件的发电效率会降低。
这是因为光伏电池的转换效率随温度的升高而降低，导致组件的输出功率下降。
因此，控制组件的工作温度对提高组件的发电效率非常重要。
3. 热斑效应与工作温度的关系：当组件上的某个电池片出现故障，无法正常工作时，该电池片仍然会吸收部分太阳光能，产生热量。
这些热量会导致组件局部温度升高，形成热斑效应。
热斑效应会进一步降低组件的工作效率，甚至导致组件损坏。
因此，需要采取措施避免热斑效应的发生。
4. 耐久性与工作温度的关系：光伏组件的使用寿命与其工作温度有关。
在高温环境下，组件的老化速度会加快，寿命会缩短。
因此，在使用光伏组件时，应考虑其工作温度对其使用寿命的影响。
总之，控制光伏组件的工作温度是提高其发电效率和使用寿命的重要措施之一。
在实际应用中，需要根据具体情况采取相应的措施来降低组件的工作温度。
简述热斑效应,如何防止热斑效应
热斑效ห้องสมุดไป่ตู้的概念
太阳能电池（组件）通常安装在地域开阔、阳光充足的地带，在长期使用中 难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组件上就形成 了阴影，在大型太阳电池组件方阵中行间距不适合也能互相形成阴影。 ， 但组件的其余部分仍处于阳光暴晒之下，这样局部被遮挡的太阳能电池（或 组件）就要由未被遮挡的那部分太阳能电池（或组件）来提供负载所需的功 率，使该部分太阳电池如同一个工作在反向偏置下的二极管，其电阻和压降 较大，从而消耗功率而导致发热，这就是热斑效应。
防止热斑效应
• 为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极
间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消 耗。
• 有时为了防止鸟类的排泄物沾污方阵表面，还要在太阳电池方阵顶端安装驱
鸟装置
• 但是光伏组件热斑需要专用的热成像仪方可检测，通过光伏面板温度差，来
热斑效应的危害
在实际应用中，太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来，以获得所 期望的电压或电流的。为了达到较高的光电转换效率，电池组件中的每一块电 池片都须具有相似的特性。在使用过程中，可太能阳电出池现各一组件个故或障一率 组电池不匹配， 如：出现裂纹、内部连接失效或遮光等情况，导致其特性与整体不谐调。 在一 定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光 照的太阳电池组件所产生的能量。这种效应能严重地破坏太阳能电池，有光照 的太阳能电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗，严重的可能使 焊点融化、封装材料破坏，甚至会使整个组件失效。
检测判断面板是否存在隐患。如今的光伏电站大多为人工巡检，由于电站面 积庞大且受地形影响因素，需要耗费大量时间人力成本，容易产生巡检盲点， 建议采用配备高精度热成像红外相机的无人机进行检测。
热斑效应
2、如何减轻、避免热斑效应？
• 为减轻、避免热斑效应，组件在 制备过程中会在相邻串之间反向 偏置并联一旁路二极管，如图所 示。在正常情况下，旁路二极管 处于反向偏置状态，当组件中某 一片单体电池或几片单体电池被 遮蔽时，如果组件工作电流大于 遮挡片电流时则该片电池将处于 反向偏置状态，当该电池片两端 的反向电压大于该串电池电压加 上二极管启动电压之和时，该旁 路二极管启动，故障串被隔离出 组件。
热 斑 效 应
1、什么是热斑效应？ 热斑效应是指光伏组件处于工作状态 时，组件中某个单体电池或几个单体电池 由于遮光或本身原因导致电流降低，当工 作电流超过该单体电池或几个单体电池时 ，则该部分电池被置于反向偏置状态，在 电路中的功能由电源变为负载，消耗能量 ，从而在组件内部形成局部过热现象。
不同阴影遮挡下电池工作电压曲线
不同遮光比例下组件的IV曲线 Nhomakorabea• 从图中可以看出，电池遮挡25%、50%、75%时组件的IV曲线都 呈现阶梯状，三条IV曲线在台阶升高部分和遮挡100%的IV曲线 重合，且在台阶拐角处对应的电流分别约为未遮挡组件短路电 流的1/4、1/2、3/4。出现这种现象的原因为当组件工作电流 低于遮挡电池片的短路电流时遮挡电池片处于发电状态，相当 于直流电源。 • 而当组件工作电流大于遮挡电池片短路电流后，遮挡电池片开 始承受负压，此时并联在该串上的旁路二极管开始启动，当加 载在单片电池上的负压超过二极管启动电压和该串电池电压后 ，二极管相当于导线，问题组件串被短路隔离出组件，组件电 流升高并趋于稳定。 • 台阶区域重合部分的曲线为二极管的IV曲线，因此相一致。另 外，从图中还可以看出，单片电池遮挡25%、50%、75%时组件 的开路电压基本相同，而遮挡100%时组件的开路电压约为其它 情况的下的2/3。这是因为虽然遮光比例不同，但电池的开路 电压变化不大，而当单片电池全部遮挡时，组件的旁路二极管 启动，被遮光电池在内的电池串被旁路，组件电压减少1/3。
光伏组件中的“热斑效应”原理
光伏组件中的“热斑效应”原理一、什么是“热斑效应”？相信大多数光伏从业者都听说过“热斑效应”及其危害的宣传。
常见的资料对热斑效应解释为：在一定条件下，光伏系统中的部分电池会被周围其它物体所遮挡，造成局部阴影，这将引起被遮挡某些电池发热，产生所谓“热斑”现象。
但上述解释还不够完整，局部遮挡只是形成热斑的原因之一，另外一个原因是电池本身的缺陷。
因此，比较准确的定义应该是：热斑是互相连接（主要是串联方式）的电池工作在不同的条件下或者没有相同的性能造成的，它的本质原因是电池之间的失配（对于光伏系统来说，组件之间的失配原理和此相同）。
换句话说，热斑产生的原理是：一个串联电路中，电池由于某些原因，导致其所表现出的工作状态不一致。
这些原因包括遮挡（如周围物体的阴影、落叶、鸟粪等）导致部分电池所表现出的性能和其它电池）不同，或者是电池本身的性能就不同（比较严重的情况是部分电池存在明显缺陷）。
事实上，电池之间性能完全一致的可能性是很小的。
因此，从严格意义上来说，热斑效应是一种正常现象。
有权威检测机构基于大量数据积累和资料调研表明，在辐照度大于800W/m2时，热斑最高温度与组件平均温度之间的温度差值小于10度是可以接受的；如果少数组件存在温差超过10℃的情况，只要这个比例不超过5%，系统功率输出正常，也是可以接受的（例如组件上有直径3-125px的鸟粪，组件边缘有尘土积聚，轻微焊接问题，电池片轻微缺陷，盖板部分玻璃脏污等）。
二、“热斑效应”的产生机理那么产生热斑的基本机理是什么呢？图1：理想太阳能电池和非理想太阳能电池比较图1所示是太阳电池的完整工作曲线，图中：第一象限：是我们常见的电池发电时的IV曲线；第二象限：代表给太阳电池加反向偏压时，电池由发电变为耗电（分界点是纵轴短路电流处）；第四象限：代表给太阳电池加正向偏压，正向电压产生的电流方向是从P区流向N区，和光生电流方向相反，所以当正向偏压大于电池的开路电压时，电流反向，电池由发电变为耗电（分界点是横轴开路电压处）。
光伏组件热斑效应.
• 在一定的条件下，一串联支路中被遮藏的 太阳能电池组件将被当作负载消耗其他被 光照的太阳能电池组件所产生的能量，被 遮挡的太阳能电池组件此时将会发热，这 就是“热斑效应”。 • 这种效应会严重地破坏太阳能电组件。有 光照的电池组件所产生的部分能量或所有 能量，都可能被遮蔽的组件所消耗。
• (5)应当注意到，从c点到d点的工作区间， 电池组件2都处于接收功率的状态。 • 并联电池组处于开路或接近开路状态在实 际工作中也有可能， • 脉宽调制控制器要求只有一个输入端，当 系统功率较大，太阳能电池组件会采用多 组并联，在蓄电池接近充满时，脉冲宽度 变窄，开关晶体管处于临近截止状态，太 阳能电池组件的工作点向开路方向移动， 如果没有在各并联支路上加装阻断二极管， 发生热斑效应的概率就会很大。
• 为防止太阳能电池组 件由于热斑效应而被 破坏，需要在太阳能 电池组件的正负极间 并联一个旁路二极管， 以避免串联回路中光 照组件所产生的能量 披遮蔽的组件所消耗。 • 同样，对于每一个并 联支路，需要串接一 只二极管，以避免并 联回路中光照组什所 产生的能量被遮蔽的 组件所吸收，串接二 极管在独立光伏发电 系统中可同时起到防 止蓄电池在夜间反充 电的功能。
• 假定太阳能电池组件的串联回路中某一块被部分 遮挡，调节负载电阻R，可使太阳能电池组件的工 作状态由开路到短路。
• 从d、c、b、a四种工作状态进行分析： • (1)调整太阳能电池组的输出阻抗，使其工作在开路（d 点），此时工作电流为0，组开路电压UGd等于电池组件1 和电池组件2的开路电压之和。 • (2)当调整阻抗使电池组工作在c点，电池组件l郓电池组件2 都有正的功率输出。 • (3)当电池组工作在b点，此时电池组件1仍然工作在正功率 输出，而受遮挡的电池组件2已经工作在短路状态，没有 功率输出，但也还没有成为功率的接收体，还投有成为电 池组件1的负载。 • (4)当电弛组工作在短路状态（a点）．此时电池组件1仍然 有正的功率输出，而电池组件2上的电压已经反向，电池 组件2成为电池组件1的负载，不考虑回路中串联电阻的话， 此时电池组件l的功率全部加到了电池组件2 t， • 如果这种状态持续时间很长或电j组件1的功率很大，就会 在被遮挡的电池组件2上造成热斑损伤。
组件热斑效应
组件热斑效应
组件热斑效应是一种基于组件温度不均匀性的电子设备故障模式。
当一个组件比其周
围的其他组件更加加热时，就会形成热斑。
这个热斑会导致温度差异，进而会导致设备出
现不稳定甚至损坏。
因此，在电子设备的设计和使用方面，对于组件热斑效应需要充分考
虑和处理。
组件热斑效应通常发生在设备的高功率部件附近，如CPU、GPU、放大器等。
这些部件在使用过程中会产生大量的热能，并且容易受到周围温度影响。
当一个组件比其周围组件
更容易加热时，就会产生热斑。
这个热斑会导致热量积累，从而导致设备的温度升高。
如果这样的问题没有得到解决，熵的增加会导致组件出现不稳定，加速组件的老化，
最终会导致完全损坏。
为了解决这个问题，需要对设备进行设计和改进。
一种解决组件热斑效应的方法是通过优化散热系统来提高设备的整体温度均匀性。
这
通常涉及到设计更高效的风扇和散热器，以更好地分散组件释放的热量，并使各个组件之
间的温度差异最小化。
此外，还需要在设计设备时考虑组件的散热配置和布局，以最大程
度减少热斑的出现。
在设备的使用方面，也需要注意组件的温度问题。
如果发现设备的某一部分温度异常高，则需要注意可能存在热斑效应的问题。
在这种情况下，可以通过改进散热系统来解决。
此外，还应该确保设备的散热系统清洁和顺畅，防止灰尘等杂物影响散热效果。
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组件热斑效应
众所周知为了使组件达到最高的功率输出，光伏组件中的单体电池须具有相似的特性，对于组串及阵列也是如此。
但在实际使用过程中，可能出现电池裂纹或不匹配、内部连接失效、局部被遮光或弄脏等情况，导致一个或一组电池的特性与整体不谐调。
失谐电池不但对组件输出没有贡献，而且会消耗其他电池产生的能量，导致局部过热。
这种现象称为热斑效应。
当组件被短路时，内部功率消耗最大，热斑效应也最严重。
热斑效应不仅会严重影响组件的性能和使用寿命，还有可能引发燃烧及火灾，给电站带来财产损失和人员伤害，因此有效的判断热斑效应的发生及严重性是电站长期的工作。
下左图是电站现场发生的组件背板灼烧现象。
对于热斑效应的判断，切记勿用手去触摸组件，因为当热斑发生时，组件的局部温度非常高，极有可能造成灼伤。
运维人员应选择相应的测试仪器去对组件整体温度进行测试判断，并提早发现组件是否已经存在局部温度异常。
此时选用最方便最快捷的测试仪器即是红外热像仪。
红外热像仪可以全方位拍摄整个组件甚至阵列的温度分布情况，及时发现热斑所在。
并通过软件全面了解组件当前的发热情况，对于明显有热斑的组件可以清楚判断，同时可对组件中尚不明显的热点进行分析判断。
如上右图所示。
从图中可看出组件靠近地面的部位均存在一定程度的热斑效应，这是热斑效应发生概率较高的部位，原因是：（1）这部分组件最容易被遮挡，被遮挡的时间也最长；（2）灰尘覆盖最严重，有时候清洗的不干净时，这部分囤积的灰尘也越多。
（3）靠近地面，通风较差，散热不佳。
因此发生热斑效应的概率较高。
当然引起热斑效应的原因并不止这些，组件本身的性能差别，是否存在隐裂，是否有损伤等等也会造成热斑效应。
HT测试仪器建议在运维过程中，对于已经存在热斑效应的组件，需要对其进行I-V曲线测试判断其功率下降的比例，对于热斑效应较严重的组件可考虑更换组件，避免对整个组串造成过大影响。
对于尚未存在热斑效应的组件，最好进行抽查，对部分组件的I-V曲线进行测试，这样可以提前发现造成组件功率下降的原因，并及时改进。