太阳能检测之光伏组件的热斑效应和试验方法
热斑
热斑效应在一定条件下，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。
被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
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。
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。
孤岛效应：太阳能发电系统与市电系统并联供电时，当市电发生故障系统未能及时检知并切离市电系统，而产生独立供电现象。
一旦发生孤岛运转现象时，会造成人员受伤与设备之损坏，故系统设计须具备该效应侦测保护功能。
改善的方法就是采用“反孤岛检测”。
太阳电池组件热斑效应介绍及检测方法：太阳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针中行间距不适合也能互相形成阴影。
由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电流、电压发生了变化。
其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。
太阳电池组件中某些电池单片本身缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热斑效应”。
在实际使用太阳电池中，若热斑效应产生的温度超过了一定极限将会使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组件的报废。
据国外权威统计，热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿命至少减少10%。
热斑现象是不可避免的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。
为表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测，确定其承受热斑加热效应的能力。
确定太阳电池组件承受热斑加热能力的检测试验叫“热斑耐久试验”。
热斑耐久试验过程需严格遵循国际标准IEC 61215-2005，试验内容大致如下：1. 装置(1)辐照源1，稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W/m2，不均匀度不超过±2%，瞬时不稳定度在±5%以内。
组件 热斑 测试 方法
组件热斑测试方法组件热斑测试是一种用于测量和评估电子元件或设备中热分布的方法，以确保其正常运行并防止过热引起的问题。
以下是一些与组件热斑测试方法相关的步骤和技术，其中一些可能需要使用专业设备：●红外热像仪（Infrared Thermography）：使用红外热像仪可以快速、非接触地捕捉组件表面的热图像。
分析红外图像以识别潜在的热斑或过热区域。
●温度传感器（Temperature Sensors）：安装温度传感器在关键位置，监测温度变化。
使用不同类型的温度传感器，如热电偶或红外传感器。
●有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）：使用有限元分析软件模拟组件的热传导和热分布。
通过模拟来预测组件在不同工作条件下的热行为。
●热电测试（Thermal Resistance Measurement）：通过在组件上施加热源并测量温度变化，计算热电阻。
评估组件的热传导性能。
●热风隧道测试（Wind Tunnel Testing）：模拟组件在实际操作中的风流环境，以评估热分布。
测量组件表面的温度响应以获取更真实的数据。
●热模拟测试（Thermal Simulation Testing）：使用计算机模型模拟组件在不同工作条件下的热行为。
考虑外部环境、散热装置等因素进行全面的热分析。
●电热测试（Electrical Heating Testing）：通过在组件上施加电流或功率来模拟实际工作条件。
测量组件温度分布以检测任何异常或过热。
●热管理系统设计（Thermal Management System Design）：设计和优化组件周围的散热系统，确保热量能够有效地散发。
使用散热器、风扇等设备来提高热效率。
在进行组件热斑测试时，需要综合考虑上述方法，并根据具体的应用场景选择合适的测试手段。
光伏组件热斑效应研究
光伏组件热斑效应研究光伏组件热斑效应是指在光伏组件工作过程中，由于各种原因导致组件表面出现局部热斑现象。
这种现象会对光伏组件的性能产生不利影响，因此对光伏组件热斑效应进行研究具有重要意义。
光伏组件是将太阳光转化为电能的装置，其工作原理是利用光伏效应将光能转化为电能。
在正常工作情况下，光线通过光伏组件的表面玻璃覆盖层，进入光伏电池层，然后被光伏电池层吸收并转化为电能。
然而，光伏组件在工作过程中会受到多种因素的影响，从而导致热斑效应的产生。
光伏组件的表面玻璃覆盖层具有一定的吸收性，会吸收部分光线并将其转化为热能。
这些被吸收的光线会在玻璃覆盖层内部产生热斑，从而使组件局部温度升高。
其次，光伏电池层的材料本身也会存在一定的光吸收能力，这会导致光伏电池层吸收光线后产生热斑。
此外，光伏组件的背面通常有一层金属反射层，该反射层会将未被光伏电池层吸收的光线反射回来，从而形成光热效应。
光伏组件热斑效应的存在对组件性能产生了多重影响。
首先，热斑会使组件局部温度升高，从而导致光伏电池层的工作温度升高。
光伏电池的工作效率与温度密切相关，温度升高会降低光伏电池的转换效率。
此外，热斑还会引起光伏电池层的热应力，从而降低光伏组件的可靠性和寿命。
为了研究光伏组件热斑效应并寻找相应的解决办法，科研人员进行了大量的实验和理论分析。
实验方面，他们通过在实验室中搭建光伏组件测试平台，模拟不同工况下的光伏组件工作情况，然后通过红外热成像技术等手段对组件表面的温度分布进行测量和分析。
理论方面，他们运用热传导和光学等相关理论，建立了热斑效应的数学模型，从而对热斑的形成机制进行解释和预测。
根据研究结果，科研人员提出了一些减轻光伏组件热斑效应的方法。
首先是优化组件结构和材料，使其具有更好的光吸收和热传导性能，从而减少热斑的产生。
其次是改进光伏组件的散热设计，增加散热设备和通风孔，提高组件的散热效果。
另外，科研人员还提出了一些新颖的解决方案，如利用热管技术和热电联供等方法来处理热斑问题。
太阳能光伏组件热斑效应的检测与控制措施研究
太阳能光伏组件热斑效应的检测与控制措施研究摘要：随着社会的不断发展，人类与生态环境之间的矛盾也越来越突出，已经严重威胁到人类的生存和发展。
在这种情况下，我国制定了生态环保政策，积极使用清洁能源，减少对生态环境的破坏。
太阳能以高效的利用率以及清洁、可再生等因素，成为应用最为广泛的一种清洁能源。
目前而言，我国的太阳能技术也取得了显著的发展，但是，太阳能光伏组件在长期的运行过程中，会出现一些影响光伏组件性能的质量问题，比如“热斑效应”，不仅影响光伏组件的工作效率，同时也对光伏组件的使用寿命造成了严重的影响。
基于此，需要相关的技术人员深入分析“热斑效应”的形成原因以及控制措施，保证太阳能光伏组件的高效运行。
关键词：太阳能；光伏组件；热斑效应；控制措施引言：能源是推动社会发展的重要动力，传统的能源是以石油、煤炭以及天然气为代表，新型能源则是以核能、风能、太阳能以及地热能为代表，共同组建了当今社会的能源体系。
但是，随着我国节能环保政策的不断深入，逐步压缩了对传统能源开采，积极发展新型清洁能源，以此来降低生态环境破坏带来的影响。
在这种情况下，太阳能成为了人们关注的重点，因为太阳能取之不尽、用之不竭，而且，太阳能的转化效率也比较高，是最为理想的一种新能源。
在太阳能系统当中，光伏组件就是其中的核心，光伏组件在长期的运行过程汇总，会出现一些影响光伏组件性能的质量问题，其中以“热斑效应”为代表，不仅影响光伏组件的使用效率，还严重地威胁到了光伏组件的使用寿命。
基于此，我们需要对光伏组件的数据进行详细的分析，分析一下出现“热斑效应”的根本原因，以及带来的影响，并且还需要进行深入的分析，制定科学合理的控制措施，以此来保证光伏组件的工作效率和工作质量，提高光伏组件的使用寿命。
一、“热斑效应”的概念在光伏组件当中，如果一串联支路出现了被遮挡、裂缝、气泡、起皮等情况，内部的连接构件也有可能出现失效的情况。
出现这种之后，通过这一串联支路的电阻就会增加，串联支路就会出现严重的发热情况，进而严重地消耗光伏组件所产生的能量，不仅如此，随着消耗能源的不断增多，串联支路的发热情况也会越来越严重，这种情况被称之为“热斑效应”。
光伏 热斑常用检测方法
光伏热斑常用检测方法光伏热斑是指光伏电池组件中出现的局部温度升高区域。
由于光伏热斑会导致光伏组件的性能下降甚至破坏，因此及时检测和定位光伏热斑对于光伏发电系统的运行和维护非常重要。
本文将介绍一些常用的光伏热斑检测方法。
一、红外热像法红外热像法是目前最常用的光伏热斑检测方法之一。
通过使用红外热像仪，可以实时地获取光伏组件的温度分布图像。
在正常工作状态下，光伏组件表面的温度基本均匀，如果存在热斑，则在红外热像图上会显示出明显的高温区域。
利用红外热像法可以快速、准确地检测和定位光伏热斑，提高维护效率。
二、电流热检测法电流热检测法是一种基于电流热效应的光伏热斑检测方法。
通过在光伏组件表面布置一系列温度传感器，可以实时地测量光伏组件不同位置的温度变化。
当出现热斑时，由于热斑的存在导致局部温度升高，从而引起传感器的温度变化。
通过对传感器温度的监测和分析，可以检测和定位光伏热斑。
三、电阻热检测法电阻热检测法是一种基于电阻热效应的光伏热斑检测方法。
通过在光伏组件表面布置一系列细微电阻，可以实时地测量光伏组件不同位置的电阻变化。
当出现热斑时，由于热斑的存在导致局部温度升高，从而引起电阻的变化。
通过对电阻的监测和分析，可以检测和定位光伏热斑。
四、电压热检测法电压热检测法是一种基于电压热效应的光伏热斑检测方法。
通过在光伏组件表面布置一系列细微电压传感器，可以实时地测量光伏组件不同位置的电压变化。
当出现热斑时，由于热斑的存在导致局部温度升高，从而引起电压的变化。
通过对电压的监测和分析，可以检测和定位光伏热斑。
五、光谱热检测法光谱热检测法是一种基于光谱热效应的光伏热斑检测方法。
通过在光伏组件表面布置一系列光谱传感器，可以实时地测量光伏组件不同位置的光谱变化。
当出现热斑时，由于热斑的存在导致局部温度升高，从而引起光谱的变化。
通过对光谱的监测和分析，可以检测和定位光伏热斑。
总结：通过红外热像法、电流热检测法、电阻热检测法、电压热检测法和光谱热检测法等多种方法，可以对光伏热斑进行快速、准确的检测和定位。
分布式光伏组件的热斑故障检测方法
分布式光伏组件的热斑故障检测方法摘要：近年，绿色能源在世界能源消费结构中所在比例不断得到提升，尤其以太阳能的发展见著，我国的太阳能装机总量已经首屈一指。
但是，随着装机密度地不断增加，太阳能电池板出现故障的几率也随之增加。
热斑故障，以其高温及高破坏性，常常导致电池板快速老化，腐蚀，甚至导致火灾。
因此，及时地发现并解决热斑故障成为了重点。
本文针对典型的热斑故障机理，提出了一种基于瞬时扫描法的热斑检测方法，应用于分布式串联连接的光伏组件的热斑故障。
从实验结果来看，该方法在检测上具有可靠性，快速性等特点。
关键词：光伏组件；热斑故障；瞬时扫描法1 研究背景随着光伏电池板安装密度的增加，发生不确定性故障的几率也随之增加，尤以热斑故障见著。
所谓热斑故障，即光伏电池板的某一部分存在发热严重的现象。
造成该故障的原因可分为内因与外因，其内因可归结为制造缺陷如焊接错差，导致电池表面存在微型裂缝，断线等缺陷；另一方面，造成热斑故障的重要条件则是存在部分阴影的遮蔽。
这部分阴影可以是短时的，如由于建筑物等实体的遮蔽会随着太阳光入射角度的改变而消失。
但由落叶，光伏电池板周围的植被以及鸟类排泄物等造成的遮蔽，绝大多数情况则是长时间的遮蔽。
在此情况下，长时间地发热，可能会导致大面积光伏电池损坏，甚至造成火灾。
2热斑成因图1给出了含有热斑单元的等效电路图，其中，X代表了理论上外部阴影的比例；D为PN结；RHS为热斑等效并联阻抗；RSH为固有等效并联阻抗（可视为无穷大）；RS为固有等效串联阻抗（可视为0）。
当热斑单元受到外部阴影遮蔽时，该单元产生的电流将变为原先的（1-X）倍。
此外，根据太阳能电池板内部PN结的半导体特性，相比于正常单元自身存在的并联等效阻抗，在结晶缺陷单元的内部与表面由于电子与空穴的高结合率，引起大量反电流流经PN结。
从另一个方面考虑，也就是存在一个阻值较小的等效并联阻抗，从而提供了一条新的电流路径。
为了更好地解释热斑的成因，光伏发电的主要工作状态如图2所示。
光伏热斑测试
光伏热斑测试
光伏热斑测试是一种用于检测光伏组件的热斑热失效问题的方法。
光伏组件在运行时，可能会由于电池片、焊接等问题导致局部热点，称为热斑。
热斑会影响组件的性能、寿命和安全性。
进行光伏热斑测试可以帮助检测出热斑问题，及早采取措施来修复或替换有问题的组件。
下面是一些常用的光伏热斑测试方法和技术：
1.热成像检测：使用红外热成像仪对光伏组件进行拍摄，通过
红外热图来观察组件表面的温度分布情况。
热斑会表现为高温区域，可以通过热成像图来检测和定位。
2.IV曲线测试：使用光伏电池测试仪测量光伏组件的电流-电
压（IV）曲线。
热斑通常会使曲线产生异常，如降低电流输出或形状畸变等。
3.正常工作温度测试：将光伏组件置于实际工作环境中，并监
测其表面温度。
热斑会使组件的温度升高，超过正常工作温度。
4.电视分析：使用红外热像仪和可见光摄像头相结合，实时观
察光伏组件表面的温度分布及热斑情况。
5.高效测试系统：使用自动化的光伏热斑测试系统，可以快速、
准确地检测多个光伏组件的热斑问题，提高检测效率。
进行光伏热斑测试可以帮助提前发现热斑问题，及时采取措施进行维修或更换，以保证光伏组件的性能和寿命，并确保系统
的安全运行。
光伏组件热斑效应简析
光伏组件热斑效应简析一、什么是光伏组件的热斑效应在一定的条件下，光伏组件中缺陷区域（被遮挡、裂纹、气泡、脱层、脏污、内部连接失效等）被当做负载消耗其它区域所产生的能量，导致局部过热，这种现象称为光伏组件的“热斑效应”。
二、光伏组件热斑效应的危害热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久性损坏，是影响光伏组件输出功率和使用寿命的重要因素，甚至可能导致安全隐患。
三、光伏组件热斑检测1、检测工具热成像仪：红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。
通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
2、检测方法在一定的辐照度下，用热成像仪对运行中的光伏组件进行热斑检测，检测前尽量保证光伏组件表面无脏污及异物遮挡，同时还要注意勿使身体及检测仪遮挡光伏组件；检测仪器距离光伏组件不能太近，避免热（红外）相机捕捉到组件发射的太阳光点而造成误判断。
热斑检测最好在春末、夏季、秋初的上午11时---下午16时之间的时间段内进行，由于区域原因而导致辐照度、环境温度等的不同，热斑检测的最佳时间段也会相应不同。
3、热斑判断一般情况下认为：光伏组件在正常工作时的温度为30℃时，局部温度高于周边温度6.5℃时，可认为组件局部为热斑区域。
不过这也不是绝对的，因为热斑检测会受到辐照度、组件输出功率、环境温度及组件工作温度、热斑形成原因等因素的影响，因而判断热斑效应最好是以热成像仪图像上的数据分析为准。
（以下图片为组件局部的热斑成像）（1）异物长时间遮挡的热斑成像（2）组件烧损处的热斑成像（3）组件裂纹处的热斑成像（4）其他原因造成的热斑成像注：相同或不同原因导致的热斑形状都不是固定的四、解决热斑效应问题的方法1、在组件上加装旁路二极管。
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太阳能检测之光伏组件的热斑效应和试验方法
太阳能检测之光伏组件的热斑效应和试验方法
光伏电池是将太阳光辐射能量直接转换成电能的器件。
单个硅晶体光伏电池能得到的最大电压约为0.6V，最大电流约为30mA/cm2。
因此光伏电池很少单个使用，而是串联或并联起来，以获得所期望的电压或电流。
光伏组件正是由多个光伏电池连接和封装而成的产品，是光伏发电系统中电池方阵的基本单元为了达到较高转换效率，光伏组件中的单体电池须具有相似的特性。
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。
一、热斑效应原理
热斑效应原理
当然，并不是所有的电池都可以通过调整遮光比例达到最佳阻抗匹配。
完全遮光情况下，不同特性的Y电池I-V曲线如图3所示。
斜率越低，表明电池的并联电阻越大。
考虑（S-1）个电池串的最大输出功率点所限定的“试验界限”，根据I-V曲线与“试验界限”的交点，把电池分为电压限制型（A类）和电流限制型（B类）。
A类电池并联电阻较大，可以通过减少遮光面积，达到最佳阻抗比配；B类电池的并联电阻较小，完全遮光已是Y电池消耗功率最大的状态。
热斑耐久试验
二、热斑耐久试验
热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久性损坏，是影响光伏组件输出功率和使用寿命的重要因素，甚至可能导致安全隐患。
因此，IEC 61215:2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定性》专门设置了热斑耐久试验，以考核光伏组件经受热斑加热效应的能力。
热斑耐久试验过程包括最坏情况的确定、5小时热斑试验以及试验后的诊断测量，分为以下4个步骤。
1、选定最差电池
由于受到检测时间和成本的限制，热斑耐久试验不能针对组件中的每一个电池进行。
因此，正式试验之前先比较和选择热斑加热效应最显著的电池。
具体方法是，在一定光照条件下，将组件短路，依次遮挡每个电池，被遮光后稳定温度最高者为最差电池片。
电池温度可以用热成像仪等仪器测量。
对于串联-并联-串联连接方式的大型组件，标准允许随机选择其中30%的电池进行比较。
对于串联和串联-并联连接方式的组件，IEC61215标准给出了两种快速的方法。
第一种方法是：将组件短路，不遮光，直接寻找稳定工作温度最高的电池。
第二种方法是：将组件短路，依次遮挡每个电池，选择遮光后组件短路电流减少最大的电池。
本文推荐采用第二种方法，这主要是考虑到测量短路电流精度较高，测量结果可以用于下一个步骤的判断，而且短路电流跟失谐电池消耗的功率有直接关系。
2、确定最坏遮光比例
选定最差电池之后，还要确定在何种遮光比例下热斑的温度最高。
即用一组遮光增量为5%的一组不透明盖板，逐渐减少对该电池的遮光面积，监测电池被遮部位背面的稳定温度，看何时达到最高温度。
目前最常见的电池规格有156mm*156mm和125mm*125mm两种，因此实验室需要准备两组不透明盖板。
以上两个步骤所使用的辐射源，可以是稳态太阳模拟器或自然阳光，辐照度不低于700W/m2，不均匀度不超过±2%，瞬时稳定度在±5%以内。
如果气候条件允许，可优先选择自然阳光。
南方的实验室在这方面优势明显。
以深圳为例，根据气象局统计（表一），年太阳辐射量平均为5225 MJ/m2，年日照时数平均为2060小时，可计算平均太阳辐射强度为705W/m2。
另外，低纬度地区的太阳辐射季节分配相对均匀。
实测数据表明，深圳冬季的太阳辐射强度，晴天正午前后仍可达850 W/m2以上。
这种太阳辐射条件，同样适宜进行光伏组件的另外一个试验项目——电池额定工作温度（NOCT）的测量。
3、5小时热斑耐久试验
标准要求辐射源为C类或更好的稳态太阳模拟器或自然阳光，其辐照度为1000W/m2±10%。
实际上自然阳光很难在5小时的长时间内保持10%的稳定度，因此须采用稳态太阳模拟器。
光谱近似日光的氙灯是最佳选择，全光谱
金卤灯也可以满足光谱要求。
须注意灯阵列的设计，使测试平面的辐照不均匀度小于±10%；同时配备稳压电源，保证试验期间辐照不稳定度小于10%。
4、试验后的诊断测量
组件经过热斑耐久试验之后，首先进行外观检查，对任何裂纹、气泡或脱层等情况进行记录或照相。
如果发现标准第7章规定的严重外观缺陷，则视为不合格。
如果存在外观缺陷但不属于严重外观缺陷，则对另外2块电池重复热斑耐久试验。
试验后不再发现外观缺陷，则算合格。
此外，组件在标准试验条件下的最大输出功率Pm的衰减不能超过5%；绝缘电阻应满足初始试验的同样要求。
解决热斑效应问题的通常做法，是在组件上加装旁路二极管。
通常情况下，旁路二极管处于反偏压，不影响组件正常工作。
当一个电池被遮挡时，其他电池促其反偏成为大电阻，此时二极管导通，总电池中超过被遮电池光生电流的部分被二极管分流，从而避免被遮电池过热损坏。
光伏组件中一般不会给每个电池配一个旁路二极管，而是若干个电池为一组配一个。
此时被遮挡电池只影响其所在电池组的发电能力。