[發明專利]一種檢測光伏熱斑損害的太陽電池漏電流的系統及方法

有效

• 申請號: 201410677382.1
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104467663A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張臻;王磊;劉升;劉演華
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種檢測光伏熱斑損害的太陽電池漏電流的系統，其特征在于，包括測試平臺，金屬板，光學系統和驅動采集與圖像處理電路，所述金屬板置于測試平臺上，所述光學系統置于太陽電池的上方，所述光學系統與驅動采集與圖像處理電路相連，所述光學系統由紅外探測器和光學成像物鏡構成。

2.根據權利要求1所述的一種檢測光伏熱斑損害的太陽電池漏電流的系統，其特征在于，所述測試平臺采用絕緣、保溫材料制成。

3.利用權利要求1或2所述的檢測光伏熱斑損害的太陽電池漏電流的系統檢測光伏電池漏電流的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將太陽電池置于金屬板上，使太陽電池背面正極與金屬板接觸，通過金屬板與直流電源負極相連，使太陽電池正面負極通過導電壓條與直流電源負極連接；

2)直流電源對太陽電池施加電壓；

3)通過光學系統采集光伏電池的溫度分布數據；

4)驅動采集與圖像處理電路對采集的光伏電池的溫度分布數據進行處理，生成溫度分布圖像；

5)將生成的溫度分布圖像與電池漏電流與溫度分布關系數據庫比較，判斷太陽電池漏電流的分布；

6)將局部漏電流大的太陽電池挑選出來。

4.根據權利要求3所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟5)中，電池漏電流與溫度分布關系數據庫的建立包括以下步驟：

5-1)計算均勻輻照分布下初始組件溫度；

5-2)分別采用單片低純硅電池、隱裂電池和局部缺陷電池制作成光伏組件；

5-3)在被測組件兩端施加12V反偏電壓；

5-4)采用紅外熱像儀分別對三組光伏組件進行溫度測量，得到不同漏電流類型太陽電池表面沿著發熱源形成的溫度場；

5-5)提出均勻面、均勻線、集中點三種漏電流類型的太陽電池的熱源能量密度分布假設；

5-6)計算被遮擋太陽電池由于反偏電壓產生的熱量；

5-7)通過計算機模擬得出被遮擋太陽電池的最高溫度模型；

5-8)搭建試驗系統，將實測數據和理論計算數據進行對比，對最高溫度模型進行修正，形成太陽電池漏電流與溫度分布關系數據庫。

5.根據權利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟5-1)均勻輻照分布下初始組件溫度為：

T₀＝T_a+K×I_r???(1)

其中，T₀為初始組件溫度(K)，T_a為環境溫度(K)，I_r為輻照強度(W/m²)，K為組件溫度與輻照的關系系數。

6.根據權利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟5-2)的低純硅電池對應步驟5-5)的均勻面漏電流類型；所述步驟5-2)的隱裂電池對應步驟5-5)的均勻線漏電流類型；所述步驟5-2)的局部缺陷電池對應步驟5-5)的集中點漏電流類型。

7.根據權利要求4或6所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟5-5)中，均勻面漏電流類型的太陽電池的熱源能量密度分布假設為，均勻面漏電流分布為：低純硅電池反偏漏電流/電池面積；

所述均勻線漏電流類型的太陽電池的熱源能量密度分布假設為，均勻線漏電流分布為：隱裂電池反偏漏電流/(隱裂長度*裂口)；所述集中點漏電流類型的太陽電池的熱源能量密度分布假設為，集中點漏電流分布為：局部缺陷電池反偏漏電流/缺陷點面積。

8.根據權利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟5-6)中，被遮擋太陽電池由于反偏電壓產生的熱量為：

Ph＝(Ir/1000)*Ps*Isc*(n-1)*Voc???(2)

其中，Ph為被遮擋太陽電池產生的熱量，Ps陰影遮擋比例，Isc和Voc分別為光伏組件標準條件下額定短路電流和開路電壓，n為每個旁通二極管保護n個太陽電池。

9.根據權利要求4所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟5-7)中，采用穩態熱模型，光伏組件接收到的熱量等于產生的電能與對外傳散熱熱量總和，熱平衡狀態是指該最高溫度T_c下通過，熱斑高溫度點、線或面通過傳導、對流、輻射三種散熱達到平衡，通過計算機模擬，可計算出三種漏電類型的最高溫度T_c。