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不同背板晶硅光伏组件在湿热环境下的性能研究

2016-9-12 10:45| 发布者: 李晟敏是光| 查看: 26392| 评论: 0|来自: 中山大学学报

摘要: 试验组件的温度越高,其最大功率、填充因子衰减越大。CPE、KPE、TPT 和AAA 四种不同背板的组件,整体温度最高和最大功率(Pm)、填充因子(FF) 的衰减最大,串联电阻的增加最多均为CPE 背板组件,其次是KPE背板组件, ...
      摘要:选取CPE、KPE、TPT、AAA 四种不同背板制备的多晶硅光伏组件,将其直接固定电阻负载投试到海南琼海湿热气候环境试验场,研究四种不同背板晶硅组件在真实环境应用的性能变化规律。利用热电偶对组件表面工作的温度进行实时监测以及利用实验室I-V测试仪对试验组件的I-V特性参数进行周期性测试,记录这些参数随组件试验时间的变化情况。结果表明:试验组件的温度越高,其最大功率、填充因子衰减越大。CPE、KPE、TPT 和AAA 四种不同背板的组件,整体温度最高和最大功率(Pm)、填充因子(FF) 的衰减最大,串联电阻的增加最多均为CPE 背板组件,其次是KPE背板组件,TPT背板组件次之,最小为AAA背板组件。

      关键词:光伏背板;光伏组件;组件表面温度;多晶硅

      光伏背板由于其具有较好的散热功能和较高的红外发射率,能降低组件的整体工作温度而得以广泛应用,背板作为光伏组件的重要组成部分,在户外应用环境下能保护电池片不受水分的侵蚀,同时也有阻隔氧气防止电池片氧化等作用,具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性。目前光伏市场中出现的背板一般均具为三层结构(PVDF/PET/PVDF),外层保护层PVDF 具有良好的抗环境侵蚀能力,中间层为PET聚脂薄膜具有良好的绝缘性能,内层PVDF和EVA具有良好的粘接性能。光伏背板的种类比较多,不同厂家、不同结构会有不同的命名方法,例如:TPT、TPE、KPK、KPE、AAA、PET、PPE、FPF 、FPE等等不同的背板名称。其中:T为指杜邦公司的聚氟乙烯(PVF) 薄膜, 商品名为Tedlar;K指Arkema公司生产的PVDF专利商标名为K(Ky-nar);P为指PET薄膜———聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(背板的骨架);E为指EVA(VA含量较低),或者聚烯烃PO;A为改性聚酰胺(简称PA,Nylon)Isovolta开发有AAA结构背板;F为指氟碳涂料:PTFE(聚四氟乙烯)涂料;PVDF(聚偏氟乙烯)涂料;FEVE氟乙烯与乙烯基醚的共聚物。当然很多涂料型背板厂家为了强调自己产品的质量好,也自称F为“T”。

      不同的光伏背板其性能有一定的差异,而背板的材质与质量对组件的使用性能和使用寿命有非常大的影响,虽然有文献报道说背板的材质和性能基本决定了组件的使用寿命且对组件的电学性能也有很大的影响,但尚未有论文对不同材质背板组件的户外应用性能进行系统的研究分析。本文将目前市场上主流的CPE、KPE、TPT、AAA四种不同背板的多晶硅光伏组件投试在海南琼海湿热气候环境试验场,对这四种不同背板组件的户外应用性能进行系统的研究。试验中组件均直接固定电阻负载,45°固定倾斜角南向安装,采用热电偶对这些组件的表面工作温度进行实时监测,利用实验室I-V测试系统对这些组件的I-V特性参数进行测试,记录这些参数随组件试验时间的变化情况,分析得到CPE、KPE、TPT、AAA四种不同背板晶硅光伏组件在湿热气候环境应用的性能变化规律。

      该试验对光伏组件选用合适的背板有一定的指导作用,也为开发更好的适应湿热环境的背板材料提供参考依据,可见该试验和结论对实际生产和理论研究,都有一定的指导作用。

      1.实验测试

      实验中,将CPE、KPE、TPT、AAA四种不同背板材料以及其他材料包括同样的电池片、相同的EVA等一起通过目前常规的组件加工工艺制备成四种多晶硅光伏组件,这四种光伏组件只有背板不同,其余均相同,组件为60片电池,额定功率240W,组件尺寸:1650mm×990mm×40mm。将这些多晶硅光伏组件投试在海南琼海湿热气候环境试验场,组件采用直接固定电阻负载安装,电阻阻值为4Ω陶瓷芯电阻,组件安装角均为南向45°。在实验中,采用功率500WT型热电偶(OMEGA,T型)对这些组件表面各处温度进行实时监测,并用KT800中长图彩屏无纸记录仪对热电偶采集数据进行记录。每隔一段时间,将组件回样到实验室用AAA瞬态光伏组件模拟器I-V测试系统(halm,型号:cetisPV-XF2-M) 进行STC状态下的I-V测试。

      2.结果与讨论

      便于分析,将测试结果分为实时监测的组件表面工作温度和实验室回样测试的STC状态下的I-V特性参数两个方面进行分析和讨论。

      为了观察这些组件的实时工作情况,实验中采用热电偶对这些组件的表面工作温度进行实时监测,试验组件的表面工作温度监测点分布如图1所示,其中1、2、3、4温度监测点位于试验组件前表面,分别是接线盒对应正面处、右上角处、中心处、左下角处;5、6、7、8温度监测点位于组件背板处,分别对应接线盒旁边、右上角、中心、左下角。

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