太阳能板的微小裂痕不可忽视,英研究:最多造成42% 功率损耗


来源:集邦新能源网   时间:2020-01-11 12:28:23


太阳能板安装后挑战才正要开始。太阳能板上的小裂痕、热斑、与黄化,这些缺陷都会导致太阳能发电量下降,甚至会有短路或是起火的风险,不过太阳能板的小小缺陷到底会对发电量造成多少影响呢?

通常晶硅太阳能电池厚度约200 微米,薄,但不怎么柔软,因此有时会因运送、装设碰撞或维护不到位受损,产生小小的裂纹,基本上这些裂纹肉眼不可见,如果没有用设备检测可能就会忽略。

不过太阳能系统不只有电池而已,太阳能电池把阳光转换成直流电后,再由逆变器转换成交流电,最后才能接入馈线或自用,其实连结多种输配电设备与线路,若没有定期检查太阳能板或是忽略面板的小伤口,除了导致发电量下降,也可能会引起短路或是起火。

美国零售业大厂沃尔玛在2019 年8 月20 日向纽约最高法院提告,表示2012 到2018 年间至少有7 间沃尔玛门市屋顶因特斯拉太阳能板起火,沃尔玛当时指出,特斯拉派来的检修人员,缺乏太阳能基本训练和知识,未能妥善安装太阳能和储能系统,太阳能板有许多肉眼可见的瑕疵,却没在酿成大火前及时发现并修复。

不过太阳能板的细小裂缝对发电量有多伤?英国赫德斯菲尔德大学(University of Huddersfield)科学家决定开始研究“微裂”(micro cracks)对太阳能板的影响。

他们在摄氏25 度、光照每平方公尺1,000W 的实验室环境下分析多达4,000 片多矽晶太阳能电池,透过电子背向散射绕射(electron backscatter diffraction,EBSD)技术来分析晶体材料,并用闪烁计数器侦测器(everhart thornley) 来侦测太阳能板产生电压与电流,最后发现,如果太阳能板上有50 微米到4 公厘不等的裂缝,会造成0.9%~42.8% 的功率损耗(power loss)。

研究主要分析两大瑕疵,分别是正面的粗线(busbar,也就是汇流线、栅线)与细线(finger,又称细栅线)线路瑕疵,与背接触缺陷(rear-contact defects)。科学家发现表面的粗线与细线对太阳能发电量最伤,平均功率损耗为25%,太阳能电池或是粗线上的微裂痕则会造成平均9.01% 的功率损耗,细线微裂痕与背接触则是7.59 % 与1.48%。

同时科学家也发现,裂纹也是太阳能板温度异常的罪魁祸首之一,热会以太阳能电池的破裂处向外扩散,因为裂痕会造成电流无法通过,严重甚至会局部坏死,最后电流会集中到其他地方,导致太阳能板温度提高。

英国团队表示,最终太阳能电池的温度会提高摄氏7.6度以上,这也是永久性热斑的主要原因。目前研究已发表在《ScienceDirect》,而这项研究也一再显示太阳能板检测的重要性。现在太阳能厂多采用红外线热像仪检测每个太阳能电池的温度,不过若只是单纯的裂纹,还没有发生局部高温,用红外线检测也检测不到,因此出厂前、安装验收的抽查都很重要。

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