نقاط داغ پنل خورشیدی: چرا دما اهمیت دارد
فهرست مطالب
پاسخ سریع: زمانی که یک سلول در یک ماژول به دلیل سایه‌اندازی، عدم تطابق یا ترک به بایاس معکوس رانده شود، یک نقطه داغ تشکیل می‌شود و توانی را که بقیه رشته تولید می‌کند به صورت گرما تلف می‌کند. دمایی که به آن می‌رسد تعیین می‌کند که این یک ناراحتی است یا یک ادعای گارانتی: گرمای متمرکز در یک سلول می‌تواند به سمت 160 °C افزایش یابد در حالی که ماژول اطراف نزدیک به 90 °C قرار دارد. سپس گرما به مواد به ترتیب ثابتی حمله می‌کند — ابتدا لایه کپسوله‌کننده، سپس پشت‌ورق، و بعد شیشه و اتصالات بین‌سلولی. دیودهای بای‌پس برای محدود کردن این امر وجود دارند و مسیری کم‌مقاومت برای جریان حول گروه سلول آسیب‌دیده فراهم می‌کنند، به همین دلیل خرابی دیود خطر واقعی است: یک سلول سایه‌انداخته‌شده قابل بازیابی است، اما ماژولی با دیود بای‌پس معیوب این‌گونه نیست. آنچه در عمل مهم است این است که آیا دیود قبل از رسیدن دمای سلول به آستانه آسیب، هدایت می‌کند.
سایه‌اندازی جزئی در نصب‌های واقعی اجتناب‌ناپذیر است. آنچه تعیین می‌کند آیا این موضوع به یک ادعای گارانتی تبدیل می‌شود یا نه، خود سایه نیست بلکه دمایی است که در داخل یک سلول تولید می‌کند، و مدت زمانی که از مواد ماژول خواسته می‌شود آن را تحمل کنند.
قابلیت اطمینان ماژول PV · نقاط داغ و ایمنی · توسط جری، Ooitech
۱. نقطه داغ چیست، در یک پاراگراف
سلول‌های یک ماژول به صورت سری متصل هستند، بنابراین جریان یکسانی باید از همه آنها عبور کند. وقتی یک سلول سایه می‌افتد، جریان نوری خودش کاهش می‌یابد، اما رشته همچنان جریان را از آن عبور می‌دهد. سلول سایه‌دار به بایاس معکوس رانده می‌شود و تولید را متوقف می‌کند: به یک بار تبدیل می‌شود. توانی که تلف می‌کند تقریباً برابر است با ولتاژ معکوس روی آن ضربدر جریان عدم تطابق که از آن عبور می‌کند.
از آنجا که این توان در یک سلول متمرکز می‌شود نه در سراسر ماژول، دمای محلی افزایش می‌یابد. این افزایش محلی همان نقطه داغ است، و پیش از آنکه یک مسئله الکتریکی باشد، یک مسئله مواد است.
شکل ۱: منحنی‌های I-V نرمال‌شده برای سلول‌های PERC، HJT و IBC تحت سایه‌اندازی جزئی. منحنی‌ها به شدت واگرا می‌شوند زمانی که سلول سایه‌دار به بایاس معکوس رانده می‌شود، که همان ناحیه‌ای است که توان تلف‌شده — و بنابراین دمای نقطه داغ — در آن تعیین می‌شود.
۲. دما همان حاشیه طراحی است
دو ماژول می‌توانند همان مقدار توان را تحت همان سایه از دست بدهند و ریسک بسیار متفاوتی داشته باشند، زیرا آسیب توسط دما وارد می‌شود نه توسط وات. یک سلول سایه‌دار که توان عدم تطابق خود را در ۹۰ °C تلف می‌کند یک شرایط قابل مدیریت است. همان سلول در ۱۶۰ °C تمام مواد اطراف خود را تسریع می‌کند.
| شرایط | دمای معمول نقطه داغ | تفسیر |
|---|---|---|
| سلول با طراحی خوب با هدایت معکوس توزیع‌شده | حدود ۹۰ °C گزارش‌شده در برخی طراحی‌ها | به راحتی درون بودجه حرارتی انکپسولانت و بک‌شیت استاندارد |
| ماژول معمول BC | اغلب زیر حدود ۱۲۰ °C نگه داشته می‌شود | حاشیه معنادار حفظ می‌شود |
| سلول متعارف، شکست معکوس متمرکز | ۱۶۰ °C و بالاتر | مواد در حال مصرف شدن هستند؛ عمر و حاشیه ایمنی هر دو کاهش می‌یابند |
این‌ها ارقام نشانگر هستند، نه تضمین. دمای واقعی نقطه داغ به ناحیه سایه‌دار، دمای محیط، سرعت باد، انکپسولاسیون ماژول، اندازه شیشه، طراحی سلول و روش تست استفاده‌شده بستگی دارد. نکته جدول جهت حرکت است، نه اعداد دقیق: دمای پایین‌تر حاشیه ایمنی بزرگ‌تری است، و حاشیه ایمنی بزرگ‌تر همان چیزی است که یک ناراحتی را از یک خرابی جدا می‌کند.
۳. گرما واقعاً چه چیزی را آسیب می‌زند
نقطه داغ یک رویداد حرارتی موضعی است، و هر ماده در لایه‌ها آسیب‌پذیری خاص خود را دارد.
| جزء | دمای بالا چه اثری دارد |
|---|---|
| انکپسولانت (EVA / POE) | پیری و زرد شدن را تسریع می‌کند، و واکنش‌های تجزیه‌ای را که مواد فرار مسئول لایه‌لایه شدن را آزاد می‌کنند، پیش می‌برد. قرارگیری طولانی‌مدت عمر مفید لایه‌ای که ماژول را کنار هم نگه می‌دارد را کوتاه می‌کند. |
| پشتی | بک‌شیت‌های پلیمری تحت گرمای مداوم تخریب می‌شوند؛ ترک خوردن و پودر شدن در نهایت سد دی‌الکتریک را به خطر می‌اندازد، که یک مسئله ایمنی است نه فقط عملکردی. |
| شیشه | گرادیان‌های دمایی محلی انبساط دیفرانسیلی ایجاد می‌کنند. در شیشه سکوریت و نیمه‌سکوریت این امر به ماده‌ای که از قبل تحت تنش داخلی است تنش اضافه می‌کند، و نقاط داغ محلی یکی از شرایط contributing پشت شکست خودبه‌خودی هستند. |
| اتصالات لحیمی و ریبون‌ها | چرخه‌های حرارتی مکرر اتصالات را خسته می‌کند و مقاومت سری را افزایش می‌دهد. آسیب تجمع می‌یابد: هر رویداد سایه‌اندازی اتصال را کمی بدتر از قبل می‌گذارد. |
| دیود بای‌پس و جعبه اتصال | هر بار که یک زیررشته بای‌پس می‌شود، دیود جریان کامل رشته را حمل می‌کند و گرم می‌شود. فعال‌سازی مکرر دیود و پاتینگ اطراف آن را تخریب می‌کند، و یک دیود خراب حفاظت را به طور کامل از آن زیررشته حذف می‌کند. |
| خود سلول سایه‌دار | شکست معکوس متمرکز در نقاط ضعیف می‌تواند به طور دائمی به اتصال آسیب بزند و نقصی ایجاد کند که پس از جابه‌جایی سایه نیز باقی می‌ماند. |
جدول را به عنوان فهرستی از ریسک‌های گارانتی بخوانید نه یک سخنرانی فیزیک. پیری انکپسولانت و تخریب بک‌شیت سال‌ها بعد به صورت افت توان ظاهر می‌شوند. شکست شیشه بلافاصله ظاهر می‌شود. خستگی لحیم به صورت افزایش تدریجی مقاومت سری ظاهر می‌شود. هیچ‌کدام از آنها با حذف سایه بعداً ترمیم نمی‌شوند.
۴. چرا معماری سلول دما را تغییر می‌دهد
دلیل اینکه دو سلول می‌توانند تحت سایه‌اندازی یکسان در دماهای بسیار متفاوتی قرار بگیرند به نحوه توزیع جریان معکوس آنها برمی‌گردد.
در یک سلول متعارف، شکست معکوس تمایل دارد در نقاط ضعیف محلی متمرکز شود: سایت‌های نقص، لبه‌های سلول، بی‌نظمی‌های متالیزاسیون، ریزترک‌ها، نواحی آلوده یا مناطق با پسیویشن ضعیف‌تر. تمرکز همان توان در یک ناحیه کوچک چگالی توان محلی بالایی تولید می‌کند، و دما به سرعت بالا می‌رود. تشبیه آن گرم کردن یک صفحه فلزی در مقابل گرم کردن نوک یک سوزن با همان انرژی است: نوک داغ‌تر می‌شود.
شکل ۲: مقطعی از یک سلول پشت‌تماس، با شکاف بین نواحی با قطبیت مخالف مشخص‌شده. آن شکاف، و چگالی نواحی درهم‌بافته p و n در سراسر پشت، تعیین می‌کند که جریان معکوس چقدر یکنواخت می‌تواند پخش شود و بنابراین دمای محلی چقدر پایین بماند.
یک سلول با تماس پشتی این را برعکس می‌کند. پشت آن تعداد زیادی نواحی درهم‌بافته p و n را حمل می‌کند که از دید مدار، کمتر مانند یک دیود بزرگ و بیشتر مانند بسیاری از دیودهای کوچک موازی رفتار می‌کند. وقتی سلول به بایاس معکوس رانده می‌شود، هدایت می‌تواند در سراسر بسیاری از آن اتصالات توزیع‌شده پخش شود، نه اینکه در یک نقطه ضعیف واحد متمرکز شود. چگالی توان موضعی کاهش می‌یابد و دما نیز همین‌طور.
عامل دوم خود ولتاژ شکست معکوس است. از آنجا که توان تلف‌شده با ولتاژ معکوس مقیاس می‌گیرد، ساختاری که ولتاژ معکوس را در سطح پایین‌تری محدود می‌کند، توان کمتری تلف می‌کند. این از این نظر غیرمعمول است که ولتاژ شکست پایین، که معمولاً یک ضعف است، تحت سایه‌اندازی به یک مکانیزم محافظتی تبدیل می‌شود. استدلال کامل الکتریکی، شامل جریان عدم‌تطابق و شرایط فعال‌سازی دیود بای‌پس، در چرا سلول‌های خورشیدی BC سایه‌اندازی را بهتر مدیریت می‌کنند.
یک توضیح در اینجا مهم است، زیرا به‌طور گسترده اشتباه فهمیده می‌شود: رفتار بهتر در برابر نقطه داغ همان مصونیت در برابر سایه‌اندازی نیست. هر سلول هنگام سایه‌اندازی خروجی خود را از دست می‌دهد. اگر ناحیه سایه‌اندازی‌شده در یک زیررشته به اندازه کافی بزرگ شود، یا چندین سلول کاملاً سایه‌اندازی شوند، دیود بای‌پس خارجی فعال می‌شود و کل زیررشته را دور می‌زند — از جمله سلول‌های بدون سایه در آن. تحت سایه‌اندازی شدید، این مزیت تا حد زیادی از بین می‌رود. آنچه معماری BC فراهم می‌کند، رفتار بهتر در سایه‌اندازی جزئی و موضعی است که پشت‌بام‌های واقعی در واقع تولید می‌کنند.
شکل ۳: یک جعبه اتصال باز شده برای نشان دادن دیودهای بای‌پس آن. این‌ها دستگاه‌های غیرفعال هستند: آنها تنها زمانی هدایت می‌کنند که ولتاژ زیررشته در سراسر آنها به اندازه کافی منفی شود. آنها آخرین خط دفاعی هستند و تنها زمانی وارد عمل می‌شوند که رفتار در سطح سلول قبلاً در پایین نگه داشتن ولتاژ ناکام مانده باشد.
۵. جایی که خطر نقطه داغ بیشترین حد را دارد
نقاط داغ تابعی از سایه‌اندازی هستند و سایه‌اندازی تابعی از نصب است. برخی پیکربندی‌ها سایه‌اندازی جزئی را به‌عنوان یک شرایط روتین و نه یک رویداد گاه‌به‌گاه تولید می‌کنند.
| کاربرد | چرا خطر نقطه داغ افزایش می‌یابد |
|---|---|
| پشت‌بام‌های مسکونی | دودکش‌ها، پنجره‌های سقفی، دریچه‌ها و درختان اطراف سایه‌های متحرکی می‌اندازند که در طول روز و سال تغییر می‌کنند. |
| پشت‌بام‌های تجاری و صناعی | واحدهای HVAC، جان‌پناه‌ها و مسیرهای دسترسی سایه‌اندازی جزئی ثابت و دائمی ایجاد می‌کنند که نمی‌توان کاملاً از آن دوری کرد. |
| PV بالکن و نما | آرایه‌های کوچک در فضای محدود، که اغلب توسط نرده‌ها، سازه‌های همسایه و خود ساختمان سایه‌اندازی می‌شوند. |
| BIPV و آرایه‌های چندجهته | پنل‌ها در جهت‌های مختلف در یک سیستم می‌توانند یکدیگر را سایه‌اندازی کنند و جهت‌گیری غیریکنواخت عدم‌تطابق در سطح رشته را دائمی می‌کند. |
| نصب زمینی در مقیاس کاربردی | عموماً کمترین سایه‌اندازی را دارد، اما ردیف‌های تراکر، حصار محیطی و نوارهای آلودگی هنوز اثرات موضعی ایجاد می‌کنند. |
این دلیل آن است که عملکرد نقطه داغ در تولید توزیع‌شده بیش از آنچه رقم بازده تیتروار نشان می‌دهد اهمیت دارد. یک ماژول در یک زمین باز بیشتر عمر خود را تحت تابش یکنواخت می‌گذراند. یک ماژول روی پشت‌بام خانگی ممکن است هر بعدازظهر برای سال‌ها به‌طور جزئی سایه‌اندازی شود.
۶. کاهش خطر در عمل
پنج اقدام، تقریباً به ترتیب میزان کنترلی که بر آنها دارید.
- معماری سلول را برای کاربرد انتخاب کنید، نه فقط برای بازده. جایی که سایه‌اندازی جزئی یک شرایط طراحی است و نه یک استثنا، توانایی حفظ دمای پایین‌تر نقطه داغ خود یک آیتم مشخصات است.
- پیکربندی دیود بای‌پس را بررسی کنید. زیررشته‌های بیشتر به معنای بخش‌های دورزده‌شده کوچک‌تر هنگام فعال شدن یک دیود است، اما همچنین به معنای دیودها و اتصالات بیشتر است. ترتیب جعبه اتصال ماژول بخشی از رفتار نقطه داغ است، همان‌طور که در صفحه جعبه اتصال خورشیدی.
- ما توضیح داده شده است. چیدمان را حول سایه‌های ثابت طراحی کنید.
- دودکش‌ها، تیرها، جان‌پناه‌ها و تجهیزات HVAC سایه‌های قابل پیش‌بینی می‌اندازند. قرار دادن رشته‌ها به‌گونه‌ای که تعداد زیررشته‌های تحت تأثیر را کاهش دهد، ارزان‌تر از هر ارتقای ماژول است. آرایه را تمیز نگه دارید.
- فضولات پرندگان، برگ‌ها، تجمع برف و نوارهای آلودگی رویدادهای سایه‌اندازی با ناحیه کوچک و پیامد بالا هستند. یک فضولات روی یک سلول دقیقاً همان شرایطی است که بدترین دمای موضعی را تولید می‌کند. بازرسی حرارتی انجام دهید. نقاط داغ در فروسرخ مدت‌ها قبل از اینکه با چشم قابل مشاهده شوند، دیده می‌شوند. این روش در.
سوالات متداول
تصویربرداری حرارتی برای پنل‌های خورشیدی
پوشش داده شده است
نقطه داغ روی یک پنل خورشیدی چیست؟
این یک ناحیه با دمای بالا و موضعی در یک سلول است که توسط سایه‌اندازی جزئی ایجاد می‌شود. سلول سایه‌اندازی‌شده توسط بقیه رشته سری به بایاس معکوس رانده می‌شود، تولید را متوقف می‌کند و در عوض توان تلف می‌کند، که دمای آن را بالاتر از سلول‌های اطراف می‌برد.
نقطه داغ یک پنل خورشیدی چقدر می‌تواند داغ شود؟
این بسته به ناحیه سایه‌اندازی‌شده، دمای محیط، سرعت باد، کپسوله‌سازی و طراحی سلول بسیار متفاوت است. ارقام گزارش‌شده از حدود ۹۰ °C برای معماری‌هایی با هدایت معکوس به‌خوبی توزیع‌شده تا ۱۶۰ °C و بالاتر برای سلول‌هایی که شکست معکوس در نقاط ضعیف موضعی متمرکز می‌شود، متغیر است. جهت مهم‌تر از هر عدد واحدی است.
آیا نقطه داغ به‌طور دائمی به یک ماژول آسیب می‌زند؟
می‌تواند. دمای بالای پایدار پیری کپسولانت و تخریب پشت‌ورق را تسریع می‌کند، اتصالات لحیم‌کاری را خسته می‌کند، به شیشه تنش وارد می‌کند و می‌تواند به‌طور دائمی به اتصال سلول تحت تأثیر آسیب بزند. از آنجا که آسیب تجمع می‌یابد، رویدادهای سایه‌اندازی مکرر پیامد بیشتری از یک رویداد واحد دارند.
آیا ماژول‌های BC در برابر سایه‌اندازی مصون هستند؟
خیر. هر سلول هنگام سایه‌اندازی خروجی خود را از دست می‌دهد و تحت سایه‌اندازی شدید، دیود بای‌پس خارجی فعال می‌شود و کل زیررشته را بدون توجه به معماری سلول دور می‌زند. آنچه معماری BC بهبود می‌بخشد، رفتار تحت سایه‌اندازی جزئی و موضعی است: ولتاژ معکوس پایین‌تر، جریان معکوس توزیع‌شده‌تر، و بنابراین دمای پایین‌تر نقطه داغ.
چه زمانی دیود بای‌پس جایگزین می‌شود؟
بازرسی مادون قرمز روش عملی است. یک نقطه داغ به صورت ناحیه‌ای گرم و متمایز در برابر سلول‌های اطراف، مدت‌ها پیش از آنکه آسیب قابل مشاهده‌ای ایجاد کند، ظاهر می‌شود. بررسی‌های دوره‌ای حرارتی تحت بار، همراه با نگاهی به منحنی I-V برای رشد غیرمنتظره مقاومت سری، بیشتر مشکلات در حال شکل‌گیری را شناسایی می‌کند.
کدام مهم‌تر است، دمای نقطه داغ یا بازده ماژول؟
این دو جایگزین یکدیگر نیستند و پاسخ درست به نصب بستگی دارد. در یک زمین باز با تابش یکنواخت، بازده غالب است. در یک پشت‌بام خانگی سایه‌دار یا آرایه بالکنی محدود، ماژولی که دمای نقطه داغ پایین‌تری را حفظ می‌کند، معمولاً نتیجه عمری بهتری و ریسک گارانتی کمتری نسبت به ماژولی خواهد داشت که صرفاً دارای رتبه اوج بالاتری است.
نتیجه‌گیری نهایی
سایه را نمی‌توان از بیشتر نصب‌های توزیع‌شده حذف کرد، بنابراین پرسش عملی این نیست که آیا یک ماژول سایه جزئی را تجربه خواهد کرد یا نه، بلکه این است که وقتی تجربه کرد چگونه رفتار می‌کند. دمای نقطه داغ متغیری است که تعیین می‌کند آیا آن تجربه برای شما مقداری تولید هزینه دارد یا خود ماژول را از بین می‌برد، زیرا دما چیزی است که کپسولانت را پیر می‌کند، پشت‌ورق را تخریب می‌کند، شیشه را تحت تنش قرار می‌دهد و اتصالات میانی را خسته می‌کند. هنگامی که ماژول‌هایی برای پشت‌بامی با موانع ثابت مشخص می‌کنید، رفتار نقطه داغ را به عنوان یک مشخصه عملکرد و ایمنی در نظر بگیرید، نه به عنوان پانویس برگه داده. اگر در حال برنامه‌ریزی یک خط برای ماژول‌هایی هستید که برای کاربردهای توزیع‌شده سایه‌دار در نظر گرفته شده‌اند، بازار هدف و فرمت ماژول را به ما بگویید و ما بررسی خواهیم کرد که مشخصات سلول و جعبه اتصال باید چه چیزی را پوشش دهد.
