CN107681978A - 一种太阳能电池热斑的检测方法 - Google Patents

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戴燕华
符欣
金起弘
崔美丽
赵赛丹
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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池热斑的检测方法,包括以下步骤:先将一片电池片制备成层压组件,然后给所述层压组件施加反向偏置电压,用温度检测装置测量所述层压组件各处的温度并观察层压件发生的现象。本发明的一种太阳能电池热斑的检测方法通过将单片电池片制备成层压组件,能够快速、可靠的检测并判定太阳能电池是否具有热斑风险,实施简单,可操作性强,不需要对电池片进行遮蔽,受外界影响小,结果更加准确。

Description

一种太阳能电池热斑的检测方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域,具体涉及一种太阳能电池热斑的检测方法。
背景技术
随着经济全球化进程的不断加速和工业经济的迅猛发展,世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的重要问题,大力发展可再生无污染的能源十分迫切。而太阳能的取之不尽、用之不竭以及无污染的特性受到越来越多政府和人们的重视,光伏技术不断的发展,作为将太阳能转化为电能的半导体器件的太阳能电池产品也得到了快速的开发。在太阳能电池的应用中,一些影响光伏组件发电性能及其寿命的不利因素也随之出现,热斑效应就是其中之一。所谓热斑效应,指的是当组件中的一个电池或一组电池被遮光或损坏时,工作电流超过了该电池或电池组降低了的短路电流,在组件中会发生热斑加热。此时受影响的电池或电池组被置于反向偏置状态,消耗功率,从而引起过热。温度过高可能会导致组件局部区域烧毁或形成暗斑、焊点融化、封装材料老化、玻璃炸裂、焊带腐蚀等永久性破坏,给组件的安全性和可靠性造成极大的隐患。
目前,绝大多数光伏组件制造商对于热斑的管控,采用的方法是按比例抽取最终的光伏组件进行热斑测试,而太阳能电池不做热斑检测。此种做法存在两个明显的缺陷,一是被抽检到的组件数量非常有限,得到的结果较为片面,无法从整体上反应太阳电池生产品质;二是光伏组件的热斑测试周期较长,无法实现对太阳电池生产质量的及时反馈。
发明内容
有鉴于此,为了克服现有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种太阳能电池热斑的检测方法,该方法能够快速、可靠的检测并判定太阳能电池是否具有热斑风险,实施简单,可操作性强。
为了达到上述目的,本发明采用以下的技术方案:
一种太阳能电池热斑的检测方法,包括以下步骤:先将一片电池片制备成层压组件,然后给所述层压组件施加反向偏置电压,用温度检测装置测量所述层压组件各处的温度并观察层压件发生的现象以确定热斑产生的位置。
优选地,所述制备所述层压组件的操作具体为:将至少一片电池片与导流件电连接形成电池层,在所述电池层上下分别覆盖封装材料和盖板,形成由上至下依次为上盖板、前封装材料、电池层、后封装材料、下盖板结构的所述层压组件。
更加优选地,所述导流件为焊带。
更加优选地,所述上盖板为玻璃,所述下盖板为高分子材料。
优选地,采用稳压电源来产生所述反向偏置电压,所述稳压电源的正极与所述电池层的正面电极电连接,所述稳压电源的负极与所述电池层的背面电极电连接。
优选地,所述反向偏置电压按照公式VL=N*Vmpp进行设定,其中VL为反向偏置电压的大小,N为电池片的数量,Vmpp为所述电池片额定工作温度时的平均的最大功率电压。
优选地,所述反向偏置电压的大小为12V-20V。
优选地,所述反向偏置电压的施加时间在35min之内。
优选地,所述温度检测装置为红外热成像仪或测温枪。
优选地,所述层压组件发生的现象为所述电池层出现焊带和/或栅线熔化,所述层压组件的背面出现鼓泡或烧穿现象。
与现有技术相比,本发明的一种太阳能电池热斑的检测方法能够快速、可靠的检测并判定太阳能电池是否具有热斑风险,实施简单,可操作性强,不需要对电池片进行遮蔽,受外界影响小,结果更加准确。
附图说明
图1为实施例一中层压组件的层叠图;
图2为实施例一中太阳能电池热斑的检测方法的流程图;
附图中:上盖板-1,前封装材料-2,电池层-3,后封装材料-4,下盖板-5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
实施例一
参照图1至2,一种太阳能电池热斑的检测方法,具体包括以下步骤:
步骤S1:制备层压组件
先将一片电池片制备成层压组件。层压组件的制备与光伏组件的制备基本相同。本实施例中制备层压组件的操作具体为:将一片电池片与导流件电连接形成电池层3,在电池层3上下分别覆盖封装材料和盖板,形成由上至下依次为上盖板1、前封装材料2、电池层3、后封装材料4、下盖板5结构的层压组件。本实施例中导流件为焊带,上盖板1为玻璃,下盖板2为高分子材料,如PET、PC或PMMA等。
步骤S2:施加反向偏置电压
给层压组件施加反向偏置电压。采用稳压电源来产生反向偏置电压,稳压电源的正极与电池层的正面电极电连接,稳压电源的负极与电池层的背面电极电连接。
根据UL1703和IEC61215标准中阐述,当光伏组件中的一个电池片或一组电池片被遮光或损坏时,该电池片或组件将被置于反向偏置状态,此时加于该电池片两端的反向电压就等于组件中其余剩下几个电池片的产生的电压和。所以本实施例中的反向偏置电压按照公式VL=N*Vmpp进行设定,其中VL为最大电压限,即层压组件施加的反向偏置电压的大小;N为经由旁路二极管的系列电池的数目,即电池片的数量;Vmpp为电池片额定工作温度时的平均的最大功率电压。
本实施例中反向偏置电压的大小为12V-20V,反向偏置电压的施加时间保持在35min之内,优选为30min。
步骤S3:温度检测及现象观察
用温度检测装置测量层压组件各处的温度并观察层压组件发生的现象以确定热斑产生的位置。
层压组件发生的现象具体可表现为电池层出现焊带和/或栅线熔化,层压组件出现鼓泡或烧穿现象,但是由于层压组件的上盖板1为玻璃,下盖板5为高分子材料,所以焊带和/或栅线熔化只能从层压组件的正面观察到,而鼓泡或烧穿现象只出现在层压组件的背面。
本实施例中的温度检测装置为红外热成像仪,可以很直观的观察到层压组件正面和背面的温度高低和温度变化。
层压组件正常工作时的温度一般为40-60℃,而当下盖板5温度>100℃时,下盖板5就会有烧穿的风险,当然根据不同的下盖板材质,下盖板的烧穿温度也会有所差异。根据大量的热斑实验结果显示,不同下盖板材质的烧穿温度范围在100℃- 300℃。
实施例二
本实施例的一种太阳能电池热斑的检测方法与实施例一基本相同,区别在于本实施中的温度检测装置为测温枪。当使用测温枪进行温度检测时,需将层压组件进行区域划分,对每个区域的温度变化进行实施监控并观察层压组件产生的现象,以确定热斑产生的具体位置。
普通光伏实验室中的温度、湿度以及光照对本发明的检测方法影响较小,但是为了尽量减小温度、湿度以及光照对检测结果的影响,本发明可在恒温恒湿、微弱光照或无光照的环境中进行检测。
本发明的一种太阳能电池热斑的检测方法通过将单片电池片制备成层压组件,能够快速、可靠的检测并判定太阳能电池是否具有热斑风险,实施简单,可操作性强,不需要对电池片进行遮蔽,受外界影响小,结果更加准确。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:先将一片电池片制备成层压组件,然后给所述层压组件施加反向偏置电压,用温度检测装置测量所述层压组件各处的温度并观察层压组件发生的现象。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述制备所述层压组件的操作具体为:将一片所述电池片与导流件电连接形成电池层,在所述电池层上下分别覆盖封装材料和盖板,形成由上至下依次为上盖板、前封装材料、电池层、后封装材料、下盖板结构的所述层压组件。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述导流件为焊带。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述上盖板为玻璃,所述下盖板为高分子材料。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,采用稳压电源来产生所述反向偏置电压,所述稳压电源的正极与所述电池层的正面电极电连接,所述稳压电源的负极与所述电池层的背面电极电连接。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述反向偏置电压按照公式VL=N*Vmpp进行设定,其中VL为反向偏置电压的大小,N为电池片的数量,Vmpp为所述电池片额定工作温度时的平均的最大功率电压。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述反向偏置电压的大小为12V-20V。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述反向偏置电压的施加时间在35min之内。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述温度检测装置为红外热成像仪或测温枪。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能电池热斑的检测方法,其特征在于,所述层压组件发生的现象为所述电池层出现焊带和/或栅线熔化,所述层压组件的背面出现鼓泡或烧穿现象。
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