国产黄色视频99,高清无码人妻中出亚洲,制服丝袜综合另类中文字幕,手机无码福利在线观看1000集

摘要：光伏組件長(zhǎng)期可靠性運(yùn)行是大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的前提。為確保光伏組件壽命超過(guò) 25 年，分析光伏組件性能衰減的機(jī)制顯得至關(guān)重要。

以長(zhǎng)沙市戶(hù)外使用 9 年的 40 kW 單晶硅光伏組件為對(duì)象，對(duì)其全過(guò)程的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)行外觀檢查、紅外熱成像測(cè)試和電性能評(píng)估。

統(tǒng)計(jì)外觀缺陷并分類(lèi)，分析組件電性能參數(shù)衰減、變化情況；嘗試把外觀缺陷與電性能衰減對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)起來(lái)。發(fā)現(xiàn)玻璃侵蝕、背板黃變、電池柵線(xiàn)和抗反射層氧化等頻繁出現(xiàn)的外觀缺陷可導(dǎo)致性能衰減，九年間總功率衰減 7.8%。

本文結(jié)合小型光伏設(shè)施的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)外觀檢查、紅外熱成像分析和電性能評(píng)估，分析了位于我國(guó)湖南省長(zhǎng)沙市屋頂光伏組件使用 9 年的衰減情況和衰減機(jī)制。

通過(guò)詳盡地了解、分析每一個(gè)光伏組件的老化、減和失效情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo)：確定發(fā)生頻率高的組件老化類(lèi)型、找到各電學(xué)參數(shù)衰減情況與衰減多種組件老化現(xiàn)象之間的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)

單晶硅光伏組件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建于 2008 年，其主要由光伏陣列、匯流箱、交直流防雷配電柜和并網(wǎng)逆變器組成。逆變器將光伏陣列產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變成交流電然后并入國(guó)家電網(wǎng)，同時(shí)逆變器自帶 MPPT，使光伏組件工作在最大輸出功率點(diǎn)。

1.1 光伏陣列

光伏陣列由 208 個(gè)額定功率為 180 W 的光伏組件組成，每個(gè)光伏組件由 72 片 p 型單晶硅太陽(yáng)電池串聯(lián)連接構(gòu)成，電池尺寸為 125 mm×125 mm，厚度約 300 mm。

電池片采用正面制絨以提高抗反射率，表面沉積的 SiNx 抗反射層同時(shí)也起到電池片表面鈍化的作用。電池片之間采用鍍錫銅焊帶互聯(lián)，并封裝在上下兩層 EVA 之間，上層 EVA 之上采用高透鋼化玻璃起防護(hù)作用，下層 EVA 之下采用 TPE(PVF/PET/EVA)復(fù)合背板起絕緣和隔離水汽的作用。

每個(gè)組件包含一個(gè)接線(xiàn)盒，起到輸出電能并實(shí)現(xiàn)各組件之間互聯(lián)的作用，每個(gè)接線(xiàn)盒內(nèi)接有 3 個(gè)旁路二極管用于防止熱斑效應(yīng)。組件邊框采用陽(yáng)極氧化鋁邊框。

2008 年組件搭建光伏實(shí)驗(yàn)平臺(tái)時(shí)，廠家提供了每個(gè)組件的電性能出廠數(shù)據(jù)，并與組件上的條形碼一一對(duì)應(yīng)。光伏組件以 16 塊為一串，共 13 串并聯(lián)安裝于固定式金屬支架上，組件安裝方位角為正南，傾斜角度為 22°。

1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境

光伏組件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)地處我國(guó)湖南長(zhǎng)沙，當(dāng)?shù)貧夂驅(qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。根據(jù)國(guó)家氣象數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)， 在組件安裝平面上的年平均太陽(yáng)能輻射總量約為 1 120 kWh/m2，年平均氣溫 17.2 ℃，相對(duì)濕度為 72%，風(fēng)速 2.3 m/s。

1.3 紅外熱成像

采 用 分 辨 率 為 384 ×288 像 素 的 三 合 一 紅 外 熱 像 儀FOTRIC226 拍照獲取光伏組件溫度分布圖。由于光伏組件背面的空間過(guò)小無(wú)法正常拍攝，因此所有的紅外熱輻射照片均從光伏組件的正面拍攝。紅外成像拍攝時(shí)光伏組件處在并網(wǎng)發(fā)電狀態(tài)，因此逆變器的 MPPT 模塊保證了組件此時(shí)工作最大功率點(diǎn)附近。

1.4 電學(xué)性能測(cè)試

光伏組件的初始電性能數(shù)據(jù)均由組件生產(chǎn)廠家在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下測(cè)得。經(jīng)過(guò) 9 年的戶(hù)外使用后，每個(gè)光伏組件的電性能參數(shù)由便攜式太陽(yáng)電池參數(shù)測(cè)試儀(HT I-V 400 W)在戶(hù)外實(shí)地測(cè)得，然后基于 IEC 60891通過(guò)設(shè)備自帶的程序轉(zhuǎn)換為 STC 下的 I-V 數(shù)據(jù)，其中轉(zhuǎn)換參數(shù) a、b、g 和 Rs 由組件生產(chǎn)廠家提供。

為了減小參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)條件所帶來(lái)的誤差，根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì) (IEC) 提供的光伏組件 I-V 曲線(xiàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) IEC 60904-1，戶(hù)外電性能參數(shù)測(cè)試過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行以下條件：

測(cè)試在晴朗無(wú)云的天氣下進(jìn)行，測(cè)試時(shí)組件表面接收輻射照度大于 800 W/m2；測(cè)試期間總輻照度的波動(dòng)不大于±1%；風(fēng)速小于 2 m/s；測(cè)試期間光伏組件和參考器件共面，仰角偏差±3°內(nèi)；測(cè)試期間待測(cè)組件和參考器件的溫度變化保持在±1 ℃內(nèi)。

結(jié)果與討論

2.1 外觀缺陷

為了弄清組件衰減的原因，我們首先對(duì)每個(gè)光伏組件進(jìn)行徹底的外觀檢查，并將發(fā)現(xiàn)的缺陷按照出現(xiàn)頻率進(jìn)行歸納整理。

2.1.1 玻璃面板的侵蝕

玻璃侵蝕表現(xiàn)為玻璃表面渾濁及顏色變深，常見(jiàn)于組件正面的底部并且一般無(wú)法修復(fù)。由于在組件外觀檢查之前，預(yù)先對(duì)組件進(jìn)行了清洗，因此純粹的組件的底部積塵效應(yīng)不在本文外觀缺陷的考察范圍之內(nèi)，也沒(méi)有進(jìn)一步分析該效應(yīng)對(duì)組件輸出功率產(chǎn)生的影響。

玻璃侵蝕產(chǎn)生的原因有：空氣中的灰塵顆粒的沉積，雨水的積淀和浸出作用，以及玻璃中的 K＋和水中 H＋之間的離子交換等[5]。同時(shí)，環(huán)境污染和邊框的使用會(huì)加重這一缺陷的發(fā)展程度。

受玻璃侵蝕的影響，組件底部的渾濁、發(fā)黑的玻璃產(chǎn)生了不可逆的透射光的損失，因此引起組件輸出功率的降低。由于組件是橫向安裝，因此由透射光損失造成的短路電流減小發(fā)生于組件底部電池串。

在本光伏組件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中， 100%的組件底部出現(xiàn)玻璃侵 蝕，直接受影響的電池片占總數(shù)的六分之一，電池片受影響的面積占比從 5%到 13%不等，平均受影響面積為 9%，在光伏電站的運(yùn)營(yíng)中，定期清理組件底部積累的污垢將有助于減小玻璃侵蝕的面積。

2.1.2 背板黃變

光伏組件在長(zhǎng)時(shí)間的戶(hù)外使用后，背板顏色黃變或者呈現(xiàn)一定程度的黃色或棕色被稱(chēng)為背板黃變。在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，近一半的光伏組件呈現(xiàn)不同程度的背板黃變。

組件正面電池片區(qū)域沒(méi)有產(chǎn)生發(fā)黃、變色，而電池片間的空隙區(qū)域明顯發(fā)黃，因此可以確定褪色現(xiàn)象發(fā)生在背板上。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)光伏組件采用的背板是 TPE(PVF/PET/EVA)結(jié)構(gòu)的三層復(fù)合背板。

與組件生產(chǎn)商溝通了解到，早期的光伏組件沒(méi)有考慮背板發(fā)黃的問(wèn)題，在組件封裝的時(shí)候采用的 EVA 紫外透過(guò)率較高，背板的 EVA 層中沒(méi)有添加抗紫外助劑， TPE 結(jié)構(gòu)的背板 E易出現(xiàn)黃變。

由于背板所反射光線(xiàn)有一部分被組件正面的鋼化玻璃二次反射至電池片表面，進(jìn)而被吸收轉(zhuǎn)化成電能，因此背板黃變將導(dǎo)致組件的光吸收率下降，輸出功率下降。

2.1.3 正面柵線(xiàn)和抗反射層的氧化

電池片和封裝材料之間的黏附力下降導(dǎo)致電池片受到的保護(hù)減弱以及電池片上金屬和抗反射層的腐蝕。28%的組件上不同程度地出現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象， 正面的銀柵線(xiàn)和 SiNx 抗反射層顏色變深，表明氧化正在進(jìn)行。

EVA 是一種無(wú)定形聚合物，氧和水的擴(kuò)散率高，因此氧能夠快速擴(kuò)散到其他區(qū)域，此外， EVA 脫水產(chǎn)生的醋酸加速金屬柵線(xiàn)的腐蝕。

Kempe 等[6]的研究顯示，與不透氣的背板相比，采用透氣性好的背板醋酸的影響明顯減小。由于電池邊緣的水分子更容易從背板擴(kuò)散，因此濕度較低，這很好地解釋了電池邊緣氧化速度慢的原因。

2.1.4 熱斑

在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，有一塊電池片出現(xiàn)熱斑燒穿。由于熱斑區(qū)域溫度過(guò)高，導(dǎo)致電池片燒熔，組件背板燒穿。另外，通過(guò)紅外熱成像發(fā)現(xiàn)另有 3 塊組件出現(xiàn)不同程度的熱斑效應(yīng)，后面將會(huì)進(jìn)一步介紹。

熱斑現(xiàn)象普遍認(rèn)為由接線(xiàn)盒二極管損壞、局部組件積塵，電池片失效或者嚴(yán)重的電池串間失配引起。組件中，短路電流減小的電池片被正常的電池片反偏，不僅本身吸收的光能全部轉(zhuǎn)化為熱能，反偏電流產(chǎn)生的能量消耗也全部發(fā)生于反偏的電池片上，并全部轉(zhuǎn)換為熱量，因此可能產(chǎn)生非常高的溫度[7]。

2.1.5 電池片開(kāi)裂

少量的電池片出現(xiàn)裂紋，但是電池片之間仍然保持連接，沒(méi)有出現(xiàn)完全分離，這些開(kāi)裂可能由于外力或者熱應(yīng)力所致。

2.2 紅外熱成像分析

紅外熱成像分析中，一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是所有接線(xiàn)盒上方的電池片溫度比其他地方高出 6 ℃左右，因此這些電池片會(huì)有更高的熱衰減速率。此外，我們也發(fā)現(xiàn)了電池串間的失配現(xiàn)象。

下面的電池串的溫度明顯高于上面的電池串，但是我們無(wú)法得知此電池串間的失配是由于使用后組件的功率衰減引起的，還是在組件進(jìn)行初始曝光前就已經(jīng)產(chǎn)生。

由于功率衰減或失效，光伏組件中的一塊電池片工作在反偏狀態(tài)下，并出現(xiàn)明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，紅外熱成像顯示熱斑所在電池片的溫度比周?chē)渌姵仄臏囟雀?13 ℃。

經(jīng)過(guò)外觀檢查，在熱斑區(qū)域附近的正面電池片以及背面背板上未發(fā)現(xiàn)外觀缺陷。這也說(shuō)明，由于溫度急劇增加導(dǎo)致電池片燒穿后，電池片的并聯(lián)電阻變得非常低，因此沒(méi)有再出現(xiàn)熱斑過(guò)熱的現(xiàn)象。

2.3 電性能分析

實(shí)地的室外測(cè)量中，所有 208 個(gè)光伏組件的電性能參數(shù)都是在 850 ~ 1 100 W/m2 的輻照度區(qū)間內(nèi)測(cè)量，而環(huán)境溫度在22~33 ℃，測(cè)得的光伏組件的電性能參數(shù)經(jīng)過(guò)軟件轉(zhuǎn)換到 STC的數(shù)值。

分別給出了開(kāi)路電壓 (Voc)、最大功率電壓(Vmpp)、最大功率電流(Impp)、短路電流(Isc)、最大輸出功率(Pmax)和填充因子(FF)六個(gè)參數(shù)在使用前和 9 年的戶(hù)外衰減后的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò) 9 年的戶(hù)外使用，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的單晶硅光伏組件最大輸出功率衰減率為 7.8%，這主要是由 5.4%短路電流衰減所致。此外，開(kāi)路電壓和填充因子也出現(xiàn)了相對(duì)較小的衰減比例，分別為 1.1%和 1.5%。

考慮光伏組件首次曝光的前幾個(gè)小時(shí)會(huì)有約 3%的初始光致衰減[8]，因此可以計(jì)算得到平均每年的最大輸出功率衰減約為 0.53%，低于組件生產(chǎn)商保證的每年功率衰減值 0.7 %。

在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析中發(fā)現(xiàn)，組件的各性能參數(shù)都近似服從正態(tài)分布。數(shù)據(jù)分布直方圖顯示光伏組件的四個(gè)參數(shù)分布區(qū)間擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)差增加，這與先前研究人員的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相一致[9-10]。

在這四個(gè)光伏組件性能參數(shù)中，短路電流的標(biāo)準(zhǔn)差增加量最大，達(dá)到 +153%，而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差隨組件使用時(shí)間逐漸增加的原因，目前尚無(wú)統(tǒng)一的結(jié)論。

在組件各參數(shù)平均值的衰減上，由于在忽略二次效應(yīng)的情況下，組件最大輸出功率的平均值衰減率是短路電流、開(kāi)路電壓和填充因子的衰減率之和，因此組件最大輸出功率的平均值衰減比例最大。

2.4 外觀缺陷和性能衰減之間的聯(lián)系

經(jīng)過(guò) 9 年的戶(hù)外使用后，開(kāi)路電壓和填充因子分別呈現(xiàn)了 1.1%和 1.5%的衰減率， 28%光伏組件正面電池柵線(xiàn)和抗反射層的氧化被認(rèn)為是其主要原因之一。

正面電池柵線(xiàn)由于氧化后變細(xì)發(fā)黑，因此柵線(xiàn)的電阻率增加，組件的串聯(lián)電阻增大；抗反射層的氧化使得電池片表面的鈍化效果減弱，表面載流子復(fù)合增加，而載流子的復(fù)合會(huì)帶來(lái)電池片短路電流和并聯(lián)電阻的減小。

并聯(lián)電阻減小會(huì)降低光伏組件的開(kāi)路電壓和填充因子，同時(shí)串聯(lián)電阻增大也會(huì)降低組件的填充因子和短路電流。

在短路電流的衰減方面，影響因素除了上述的正面電池柵線(xiàn)和抗反射層的氧化外，玻璃面板侵蝕和背板黃變被考慮作為短路電流衰減的主要原因之一，而電池片開(kāi)裂和熱斑現(xiàn)象影響電池片和組件的比例小，因此這兩項(xiàng)外觀缺陷不被考慮作為組件衰減的主要原因。

由于組件背板反射的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)前玻璃面板二次反射后可被電池吸收，因此白色背板的使用有利于提高組件的短路電流，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及 MR Vogt 等的研究結(jié)果均顯示白色背板的使用可以使組件的短路電路增加 2%~3%[11]，背板的發(fā)黃引起光反射率的減少一般不超過(guò) 20%[12]。

結(jié)合背板黃變的統(tǒng)計(jì)比例，我們可以計(jì)算得到背板黃變引起的短路電流損失不超過(guò) 0.3%，因此背板黃變對(duì)本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的組件短路電流影響較小。

同理，玻璃面板侵蝕體現(xiàn)在電池片接收的入射光減少，因此會(huì)減少光伏組件的短路電流。根據(jù)外觀統(tǒng)計(jì)結(jié)果，玻璃面板平均受侵蝕的面積為 9%，盡管玻璃面板受侵蝕的程度不同，侵蝕區(qū)域 10%的光學(xué)損失是一個(gè)合理的值[13-14]，因此可以計(jì)算得到玻璃面板侵蝕造成的短路電流損失近 1%。

隨機(jī)選取 5 塊組件測(cè)量，發(fā)現(xiàn)底部電池串的短路電流平均比頂部串低約1.5%，與預(yù)測(cè)的數(shù)值相近。除了本文統(tǒng)計(jì)的外觀缺陷外，根據(jù)NERL 的研究結(jié)果，與電池片制作工藝有關(guān)，電池片本身的 p-n結(jié)老化也是組件短路電流衰減的主要原因之一。

組件性能參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)較大幅度的增加，說(shuō)明各光伏組件老化程度差異較大。正如外觀檢查統(tǒng)計(jì)結(jié)果所示，光伏組件的各組成部件，包括正面玻璃面板、EVA、金屬柵線(xiàn)、電池片和背板均出現(xiàn)不同程度、不同比例的老化，這種差異性的產(chǎn)生最終致使組件的各性能參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差增加。

在實(shí)際光伏電站的運(yùn)營(yíng)中，組件性能的差異性增加會(huì)加重組件間失配，進(jìn)而導(dǎo)致電站輸出功率的下降。

結(jié)論

本文分析了 40 kW 單晶硅光伏組件戶(hù)外使用 9 年的功率衰減情況和衰減機(jī)制。最主要的外觀缺陷是玻璃侵蝕、背板黃變、電池柵線(xiàn)和抗反射層的氧化。此外，也發(fā)現(xiàn)有少量的熱斑和電池片開(kāi)裂現(xiàn)象。

對(duì)比 208 塊光伏組件使用前后的性能參數(shù)，組件的峰值功率衰減 7.8%，除去初始光致衰減，平均每年的功率衰減約為0.53%，低于組件生產(chǎn)商保證的每年功率衰減值 0.7%。

短路電流衰減是組件峰值功率衰減的主要原因，玻璃面板侵蝕、正面電池柵線(xiàn)和抗反射層氧化貢獻(xiàn)了部分短路電流損失。正面電池柵線(xiàn)和抗反射層氧化也是組件開(kāi)路電壓衰減的主要原因之一。

此外，組件性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差增幅較大，將增加組件間的失配，進(jìn)而影響整個(gè)發(fā)電站的發(fā)電效率，因此，組件的生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡可能保證原材料的一致性和生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性。

原標(biāo)題：?jiǎn)尉Ч韫夥M件性能衰減分析