? ?眾所周知，光伏組件STC為：1000W/㎡，25℃，1.5AM，但系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中組件的溫度情況為：夏天背板的溫度可達(dá)65℃以上，此時(shí)結(jié)區(qū)的工作溫度可達(dá)85 ℃以上，溫度的增加惡化了電池工作環(huán)境，導(dǎo)致組件輸出功率的降低，同時(shí)還會(huì)加速封裝材料的老化。

以海潤(rùn)265多晶組件為例，組件溫度曲線和溫度系數(shù)如下：

組件工作溫度85℃時(shí)，功率損失達(dá)到峰值的20%以上，對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，整體效率下降，投資IRR降低，回收期延長(zhǎng)。所以，研究組件工作溫度的來(lái)源是非常有必要的。

組件實(shí)際工作溫度的組成有三個(gè)方面：

??光學(xué)吸收引起的溫升

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上圖為組件的光路圖，其中光學(xué)吸收包括⑥電池吸收利用、⑦玻璃吸收、⑧EVA吸收

??硅材料的禁帶寬度約1.12eV，對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1.13um的光子能量。除去被EVA

吸收的紫外光，太陽(yáng)能電池一般的吸收波段為0.3um-1.10um，太陽(yáng)能電池片吸收的18%左右的光能轉(zhuǎn)化為電能，其余的部分基本轉(zhuǎn)化為熱能。

??組件鋼化玻璃透過(guò)率約為93%，其他部分轉(zhuǎn)化為熱能。

??EVA為乙烯和醋酸乙烯酯的聚合物，基料中還添加紫外吸收劑、紫外穩(wěn)定劑、抗氧化劑和交聯(lián)劑等，EVA吸收的高能量紫外線基本都轉(zhuǎn)化為熱能。

l?電流的熱效應(yīng)

根據(jù)焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比。Q=I²*R*t。

LTspice模擬的組件等效電路

晶體硅太陽(yáng)能光伏組件一般是由單片電池片串聯(lián)而成，經(jīng)過(guò)匯流層壓封裝而成，如上圖，Rsh為并聯(lián)電阻，反映的是電池的漏電水平。Rs為串聯(lián)電阻，串聯(lián)電阻包括電池片體電阻、表面電阻、與電極的接觸電阻、電極電阻、匯流條電阻、焊接電阻。60pcs常規(guī)組件串聯(lián)電阻總計(jì)約0.5Ω，工作電流8.35A，則單位時(shí)間內(nèi)消耗的功率為34.8W。這些功率消耗全都轉(zhuǎn)化為熱量，會(huì)使得組件的工作溫度升高。

l?組件與周?chē)h(huán)境的熱交換

物體的傳熱過(guò)程分為三種基本傳熱模式，即: 熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。

??熱傳導(dǎo)：由于光伏組件與其它相互接觸的材料（包括周?chē)諝猓┐嬖跓?/span>

梯度。光伏組件向外傳導(dǎo)熱的能力可以通過(guò)電池封裝材料的熱阻抗和材料結(jié)構(gòu)來(lái)描述。熱量的傳導(dǎo)形式與電路中電流的傳導(dǎo)形式相似。對(duì)于熱傳導(dǎo)，材料之間的溫度差異驅(qū)使熱量從高溫流向低溫區(qū)域。

??熱對(duì)流：從組件表面流過(guò)的物質(zhì)把組件表面的熱量帶走。對(duì)于光伏組件

熱對(duì)流是由組件表面的吹過(guò)的風(fēng)引起。

??熱輻射：組件向外部環(huán)境傳輸熱量的最后一種方式是向外輻射電磁波，

任何物體都會(huì)向外輻射電磁波，輻射的波由溫度決定。

綜上，降低組件的工作溫度是提高組件可靠性和系統(tǒng)輸出功率的的方向之一。

實(shí)現(xiàn)方式有以下幾個(gè)方面：

1.采用新型電池PERC、IBC電池組件，有較高Voc和溫度系數(shù)，擁有更好的高溫性能；

2.通過(guò)優(yōu)化柵線高寬比、燒結(jié)工藝及組件焊接技術(shù)，降低串聯(lián)電阻；

3.采用散熱效果較好和熱阻抗較低的封裝材料，例如輕質(zhì)雙玻組件，前后表面有更好的散熱性能，有效降低組件工作溫度；

4.在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮通風(fēng)條件，尤其是設(shè)計(jì)BAPV時(shí)，屋面與組件之間適當(dāng)留空隙，會(huì)增加組件表面的熱對(duì)流，組件工作溫度相應(yīng)會(huì)降低3-5℃。

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：【金筆征文】光伏組件工作溫度的分析