中心議題：

• 太陽電池熱斑的成因
• 熱斑與暗電流的關係
• 實驗室測試結果分析

隨著社會對能源的需求量越來越大，“能源安全危機”的問題也愈發突顯。對此
，經濟和社會學家舍爾赫爾曼曾提出“陽光型世界經濟”的(de)概(gai)念(nian)
，指(zhi)出(chu)利(li)用(yong)陽(yang)光(guang)型(xing)能(neng)源(yuan)和(he)陽(yang)光(guang)型(xing)原(yuan)材(cai)料(liao)即(ji)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)來(lai)滿(man)足(zu)人(ren)類(lei)對(dui)能(neng)源(yuan)和(he)原(yuan)材(cai)料(liao)的(de)總(zong)體(ti)需(xu)求(qiu)，可(ke)為(wei)世(shi)界(jie)經(jing)濟(ji)發(fa)展(zhan)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)可(ke)持(chi)續(xu)增(zeng)長(chang)的(de)長(chang)遠(yuan)戰(zhan)略(lve)和(he)出(chu)路(lu)。因(yin)此(ci)，開(kai)發(fa)利(li)用(yong)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)、實現能源工業可持續發展的任務更加迫切，更具深遠的意義。
　　
太陽輻射能具有取之不盡
、用之不竭、無汙染、廉價、能夠自由利用等特點，引起了人們對研究太陽電池的濃厚興趣。太陽電池具有質量輕、使用安全、不汙染環境、工(gong)作(zuo)時(shi)不(bu)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)等(deng)優(you)點(dian)
，是(shi)一(yi)種(zhong)電(dian)壓(ya)穩(wen)定(ding)性(xing)良(liang)好(hao)的(de)純(chun)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)。近(jin)年(nian)來(lai)，太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)應(ying)用(yong)於(yu)太(tai)陽(yang)光(guang)發(fa)電(dian)的(de)技(ji)術(shu)已(yi)經(jing)取(qu)得(de)了(le)很(hen)大(da)進(jin)展(zhan)
，很(hen)可(ke)能(neng)成(cheng)為(wei)人(ren)類(lei)未(wei)來(lai)主(zhu)要(yao)電(dian)力(li)來(lai)源(yuan)之(zhi)一(yi)。因(yin)此(ci)
，太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)的(de)研(yan)究(jiu)有(you)極(ji)其(qi)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。
　　
隨著太陽電池的廣泛應用，一些影響電池壽命的不利因素也出現在我們麵前。熱斑就是其中之一。
　　
熱斑的成因
　　
太陽電池熱斑是指太陽電池組件jian在zai陽yang光guang照zhao射she下xia，由you於yu部bu分fen組zu件jian受shou到dao遮zhe擋dang無wu法fa工gong作zuo
，使shi得de被bei遮zhe蓋gai的de部bu分fen升sheng溫wen遠yuan遠yuan大da於yu未wei被bei遮zhe蓋gai部bu分fen，致zhi使shi溫wen度du過guo高gao出chu現xian燒shao壞huai的de暗an斑ban，如ru圖tu1suoshi。rebankenengdaozhizhenggedianchizujiansunhuai，zaochengsunshi。yinci，xuyaoyanjiuzaochengrebandeneizaiyuanyin，congerjianxiaorebanxingchengdekenengxing。taiyangdianchirebandexingchengzhuyaoyoulianggeneizaiyinsugoucheng，fenbieyuneizuhetaiyangdianchizishenandianliudaxiaoyouguan。
 

　　
通常簡化假定其溫度取決於下列幾個主要因素：日照強度L

、環境溫度T
，以及內阻產生的溫升Ti，組件溫度(陣列溫度)T可近似地按下式計算：



式中：死為L=0
，Ts=0
，Ti=0時陣列的溫度

；
　　
To、a1、a2為根據實驗數據按最小二乘法處理後所得的係數，與所使用的太陽電池的類型
、安裝地點、支架形式等因素都有關係。
　　
由式(1)可見，當光伏陣列中太陽電池被雲、樹葉或其它物體遮擋時，由於光照的變化，其溫度將明顯不同於陣列中那些未被遮擋的部分。同樣
，當光伏電池處於開路、短(duan)路(lu)或(huo)典(dian)型(xing)負(fu)載(zai)等(deng)不(bu)同(tong)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)時(shi)
，由(you)於(yu)流(liu)過(guo)的(de)電(dian)流(liu)和(he)內(nei)阻(zu)均(jun)有(you)變(bian)化(hua)
，其(qi)溫(wen)度(du)亦(yi)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。當(dang)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)中(zhong)部(bu)分(fen)電(dian)池(chi)損(sun)壞(huai)時(shi)，其(qi)溫(wen)度(du)差(cha)異(yi)將(jiang)更(geng)加(jia)明(ming)顯(xian)。

熱斑與暗電流的關係
　　
由於一個太陽電池組件一般包含36或72塊太陽電池矽片，不同的矽片的暗電流是不一樣的
，由圖2所示太陽電池簡略示意圖可分析如下。


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在(zai)短(duan)路(lu)情(qing)況(kuang)下(xia)
，當(dang)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)其(qi)中(zhong)某(mou)個(ge)矽(gui)片(pian)被(bei)遮(zhe)擋(dang)時(shi)
，它(ta)就(jiu)不(bu)再(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，發(fa)揮(hui)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)的(de)作(zuo)用(yong)，而(er)是(shi)相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)個(ge)內(nei)阻(zu)，此(ci)時(shi)由(you)其(qi)他(ta)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)組(zu)件(jian)進(jin)行(xing)供(gong)電(dian)
，由(you)


可知，此矽片生熱主要取決於電流I的大小，而

式中：I為逆電流；
　　Id為暗電流；
　　Ish為流過並聯電阻的電流)對於不同的太陽電池矽片來說，每一塊太陽電池矽片的暗電流是不一樣的。
　　
因此由式(2)我們可以得出結論，逆電流較大的太陽電池矽片，在外界環境相同的條件下
，其產生熱斑的可能性較大。
　　
實驗室測試結果
　　
為了驗證遮擋造成的溫度變化
，我們在實驗室進行了測試來加以驗證。如圖3(a)～圖3(g)所示
，是在實驗室模擬陽光照射
，對一塊多晶矽太陽電池組件隨機挑選7塊矽片遮蓋所作的升溫實驗曲線圖表
，用Origin7．0軟件進行的擬合：
　　
實驗數據如表1所列，在實驗室的測試條件為AM1．5，1000W／m2，25℃。
　　
從上麵分析的圖形中分別選出斜率最大和最小的兩組數據：即圖3(e)與圖3(a)兩組，測量開路電壓、短路電流、對比逆電流進行比較，逆電流大的太陽電池矽片產生熱斑的可能性較大，符合理論分析。

多(duo)晶(jing)矽(gui)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)用(yong)作(zuo)地(di)麵(mian)上(shang)的(de)電(dian)源(yuan)時(shi)，根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)將(jiang)單(dan)片(pian)電(dian)池(chi)先(xian)進(jin)行(xing)串(chuan)並(bing)聯(lian)組(zu)合(he)，然(ran)後(hou)密(mi)封(feng)在(zai)透(tou)明(ming)外(wai)殼(ke)中(zhong)以(yi)構(gou)成(cheng)太(tai)陽(yang)能(neng)組(zu)件(jian)。外(wai)殼(ke)通(tong)常(chang)用(yong)強(qiang)化(hua)玻(bo)璃(li)和(he)透(tou)明(ming)的(de)耐(nai)水(shui)性(xing)樹(shu)脂(zhi)構(gou)成(cheng)。多(duo)晶(jing)矽(gui)太(tai)陽(yang)電(dian)池(chi)在(zai)構(gou)成(cheng)組(zu)件(jian)後(hou)，已(yi)裝(zhuang)有(you)旁(pang)路(lu)二(er)極(ji)管(guan)用(yong)以(yi)消(xiao)除(chu)熱(re)斑(ban)。
　　
對dui於yu暗an電dian流liu的de分fen析xi，由you於yu在zai此ci實shi驗yan不bu易yi單dan獨du區qu分fen出chu暗an電dian流liu與yu逆ni電dian流liu。但dan二er者zhe所suo反fan映ying的de函han數shu特te征zheng是shi一yi致zhi的de。因yin為wei逆ni電dian流liu在zai現xian實shi實shi驗yan中zhong較jiao暗an電dian流liu容rong易yi測ce出chu，故gu可ke用yong逆ni電dian流liu代dai替ti暗an電dian流liu
，試shi驗yan結jie果guo反fan映ying曲qu線xian的de特te性xing也ye是shi沒mei有you改gai變bian的de。通tong過guo對dui7片電池進行遮擋，測量溫度變化率及電池的暗電流，進行分析得出結論逆電流大的電池更易產生熱斑。