光伏组件测试温度对其输出功率影响研究

（晶澳(邢台)太阳能有限公司，河北邢台 054001）

0.引言

太阳能是取之不尽的清洁能源，在化石能源将枯竭的背景下，太阳能以其可再生性、清洁性、易取得性，利用前景十分光明。但是太阳电池平均效率还较低，且并不总是工作在最高效率上。在正常的工作条件下，太阳电池效率随电池温度发生变化，其电压温度系数在-210mv/℃～212mv/℃，即随温度升高1℃，开路电压降低210mv～212mv，太阳能短路电流随温度升高而升高，太阳能电池的峰值功率随温度的升高而降低，峰值功率损失率约为-0.35%～-0.45%[1]。同样封装成组件后输出功率依旧受其影响，因此光伏组件在生产制造中对车间温度以及组件功率测试温度要求也极其严格。

光伏组件铝边框、线盒安装后，装框用密封硅胶及线盒灌封胶均需在特定环境条件下的固化间进行固化[2]，组件固化方式按如图1所示，组件以上下错位堆栈成托方式进行固化，组件的两侧短边框位置可直接与室外环境接触，散热较快，而从短边沿长边方向向里其他部位因上下密封，热量只能逐步向边缘流动进而扩散出去，散热较慢，因此将出现由外向内温度逐步升高的现象。组件在功率测试过程中，测试温度数据来源于温度探头测量的背板温度，行业内测试机台温度探头的安装位置固定在靠近边框边缘位置，便于维护保养，组件中间区域的温度监控不到会影响到组件测试功率数据的准确性；本文将通过设计实验探究组件内外实际温度的一致性，来评估使用温度探头测量背板温度作为组件的测试温度，对测试输出功率测试准确性的影响；同步验证组件在固化间堆栈方式散热后堆叠不同位置组件中心温度与边缘温度差异性，进而评估实际组件测试温度均匀性对于测试功率的影响。

图1 组件堆栈后示意图

1.组件内外温度差异对比

实际组件进入测试环节，温度探头测量组件背板的温度作为测试机台的测试温度反馈给测试机台，以一定的温度系数经过计算后输出组件的实际测试功率，本实验通过持续测试组件进入固化间到测试阶段的背板和组件内部的温度，通过数据来衡量以背板温度作为测试温度进行计算输出组件功率的准确性。

实验步骤（1）层压工序前，将玻璃放好，铺设上层EVA，在将电池铺设好，再用耐高温四氟布胶带将第一根热电偶线连接在组件中间位置电池片背面上（图2）；（2）将下层EVA和背板铺设完成后，把第二根热电偶线连接在背板中间位置（图3）；（3）确保两根热电偶线连接电池片和背板的位置基本重合；（4）实验组件采用奥瑞特层压机进行层压，层压完成后进入组框机装框，然后将组件放入固化间堆叠的中间位置；（5）将热电偶另一端接到多路测温仪的线路板上，线路板插到测温仪上（图4），记录3h内温度变化趋势。

图2 组件内部布线示意图

图3 组件背板面布线示意图

图4 多路测温仪测试示意图

从图5的温度趋势可以看出，组件在进入固化工序初始温度到结束，背板温度与电池片上的温度差值在0.5℃范围内，符合测试误差范围内，以温度探头测量背板温度可以作为测试机台的测试温度。

图5 组件内部电池片及背板温度变化

2.温度对组件功率的影响

组件进入测试环节，测试温度通过温度探头测量进行温度反馈，组件经过固化间堆叠固化后，组件背面温度均匀性影响着测试功率的准确性，本实验设计测量组件背板中间位置和边缘位置温度来监控实际组件背板温度的均匀性。

实验步骤（1）在固化工序每一托有24片组件，从固化间每托组件中自上而下顺序分别选取第1片组件和第9片组件各300块，该300块组件使用的电池为相同档位电池，记录对应组件的条码；（2）在测试功率机台增加中间位置温度探头和边缘位置探头组成两组测温点；（3）分别输出不同位置组件的每一片两处温度测试后对应的测试功率如图6。

图6 组件温度不均匀对功率的影响

从此次实验可以得出结论：每托第一片组件中心温度与边缘温度基本一致，功率测试值稳定；每托第9片组件中心温度较第9片边缘温度平均高4.27℃，以中间位置的温度作为功率测试温度测得的功率较以边缘位置温度为测试温度测得的功率平均偏低1W。也就是说，组件在固化工序结束后，不同堆叠位置以取组件背板边缘处温度为机台测试温度时，测试功率的准确性差，因此为确保测试功率准确性，组件进入测试机台前，背板面温度的不均匀性亟需解决。

3.结论

本文通过设计实验验证了组件背板与同位置电池内部温度的一致性，同时通过实验对比组件在固化间堆叠放置后进入测试机台时，以不同位置组件边缘温度及中心温度作为机台测试温度，测量功率的差异性，得出以下结论：

（1）在测试功率要求的温度范围内，组件中心电池片温度与同位置背板温度差异不大，可将背板面温度测量数据作为组件测试温度用于组件测试功率时温度补偿系数的数据参考。

（2）固化间每托组件中层组件中心位置与边缘位置背面温度差异大，顶层组件温度差异小，这是因为最上层组件与室内环境接触，最终固化结束后与室内温度一致，且温度均匀性较好，输出功率符合组件制造环节的测试要求；而其他位置组件受组件上下堆叠问题影响，在固化3h时间内内部中心温度无法发散出去，出现边缘温度接近室内温度而由外至内组件温度逐渐呈升高状态，温度均匀性较差，影响了测试功率的准定性。为确保每一块组件进入功率测试机台前组件不同位置温度的均匀性，需要更合理的堆叠方式及散热方法。