冬季覆冰对光伏组件输出特性影响的实验研究

针对光伏组件冬季覆冰而导致其输出特性受到影响的问题,通过搭建单相闭环光伏发电实验平台,并基于12月份乌鲁木齐冬季室外环境,研究覆冰面积、覆冰厚度及覆冰倾角的改变对光伏组件输出功率及功率损耗率的影响规律.实验结果表明,当覆冰面积逐渐增加,光伏组件输出功率下降愈来愈迅速,填充因子增大,功率损耗率升高;随着覆冰厚度的逐步增大...     

沙尘对光伏组件输出特性影响的风洞实验研究

通过风洞实验测试,研究了不同沙粒质量浓度和风速下风沙对太阳能光伏组件输出特性的影响,绘制不同倾角光伏组件的输出特性曲线,比较积沙前后其发电效率。结果表明:当风速较低时,各倾角组件输出功率积沙前后变化幅度不大,降幅在5%以下;当风速较高时,各倾角组件输出功率积沙前后变化幅度较大,降幅在5%～10%;安装倾角分别为30°和60°时,太阳能光伏组件在纯风沙环境下积沙前后输出功率会有明显的特点。     

沙漠沙尘对光伏组件温度性能影响实验研究

通过选取不同积沙密度和沙尘粒径分别沉积在光伏组件表面,对光伏组件温度性能影响展开研究。结果表明:清洁光伏组件的背板温度高于积沙光伏组件的背板温度。当光伏组件表面的积沙密度不断增大时,光伏组件的温度呈现先下降后上升的趋势;当光伏组件表面的积沙密度小于等于35 g/m²时,影响温度的主要因素是遮挡而造成吸收辐射能的减小;当光伏组件表面的积沙密度增大至35 g/m²时,由遮挡而影响的温度降低幅度达到最大值,当组件表面积沙密度大于35 g/m²,表面积沙使组件的散热性能降低,热阻增大,背板温度上升;当组件表面的沙尘完全遮挡住太阳辐射时,组件的温度不会上升,此时组件温度与环境温度相接近;当光伏组件表面积沙粒径增大时,光伏组件的温度整体呈现先下降后上升的趋势,且在粒径为0.04～0.06 mm时光伏组件的温度最低,与清洁组件相比其温度降低的最大值为6.62℃,在沙尘粒径为0.3～0.4 mm时光伏组件的温度是积沙组件中温度最高的,与清洁组件相比其温度降低的最大值仅为2.3℃,温度降低的最小值仅为0.85℃。     

双面光伏组件发电性能影响因素理论与实验研究

基于视角系数模型,理论计算与实验分析双面光伏组件的背面辐照度分布,根据组件背面的辐照度模型和太阳电池等效电路的单二极管模型,采用I-V曲线叠加法计算其微失配损耗;并提出简化反射光谱模型准确计算反射太阳光谱,以光谱失配因子量化反射光谱对双面组件背面发电性能的影响,结合组件背面辐射视角系数模型,建立双面组件背面功率输出的计...     

沙漠地区光伏组件表面积沙对输出功率影响的风洞实验研究

采用风洞模拟实验和野外沙漠实验相结合的方法,对比研究了太阳能光伏组件表面积沙对组件输出功率的影响。结果表明:组件在沙漠环境中自然放置2年,组件安装倾角为0°时组件相对发电率达到最低,输出功率降幅最大,其最大值可达到22.4%,倾角为90°时降幅仅为0.98%。风洞模拟实验表明:当风速较低(10 m/s)时,各角度组件输出功率降幅不大(均在5%以下),在倾角为60°时,相对发电率达到最小,其最小值为94.2%;当风速较高(20 m/s)时,各角度组件输出功率降幅较大(平均降幅在5%到10%),倾角为60°时,相对发电率的比值达到最小,为86.5%;实际降低的效率与理论上降低的效率的差值在2%以内。     

基于DPM模型的光伏组件冲蚀磨损特性分析

文章运用离散相模型(DPM)模拟了风沙气固两相流中的沙粒对光伏组件表面的冲蚀磨损,分析了不同的风速、沙粒粒径、安装倾角下,光伏组件表面冲蚀率的变化情况。研究结果表明:光伏组件表面的冲蚀率随着风速的变化呈指数变化趋势;光伏组件表面冲蚀率随着安装倾角的变化而发生明显变化。这说明风速和安装倾角是影响光伏组件表面冲蚀率的两个重要因素。     

高原高寒地区光伏组件背板冷却对输出功率影响的实验研究

针对光伏组件表面温度影响光伏电站出力的技术难题,以2行4列的光伏阵列为例,在拉萨搭建光伏阵列输出功率实验测试平台,采用液冷方式在背板铺设冷却循环管道构建背板冷却系统,并基于冷却系统的连续运行（实验Ⅰ）、先停后启（实验Ⅱ）、先启后停（实验Ⅲ）3种运行工况,分别进行光伏组件有无背板冷却的对比实验,探究高原高寒地区组件表面温度对光伏阵列输出功率的影响规律。研究表明：采用背板冷却技术降低光伏组件的表面温度,可有效提升光伏阵列的输出功率,在实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中光伏阵列输出功率分别提升了1.4%、1.3%、1.0%;光伏组件采用背板冷却技术时,冷却介质循环泵耗功高于光伏阵列提升的输出功率,但在高原高寒地区可回收利用冷却介质吸热量,加热生活用水,可使采用背板冷却的光伏阵列综合效益提高。     

水清洁对光伏组件输出功率的影响

目前,水清洁仍然是光伏组件清洁的重要方式之一,而光伏组件表面的积灰及残留水珠都会对光伏组件的输出功率造成一定程度的影响,因此确定水清洁光伏组件所需的合理用水量及探究积水残留对光伏组件的影响具有重要意义。设计了2种光伏组件初始附着物不同的水清洁实验,通过观察实验现象及分析不同洒水量得出的光伏组件输出功率,结果表明：由于沙粒吸附性增强且受阻增大,表面湿润的光伏组件相对于表面干燥的光伏组件更容易沉积沙粒等遮挡物;雨水对光伏组件有遮挡效应并会加快光伏组件表面灰尘的沉积速度,进而影响光伏组件的输出功率;光伏组件输出功率大幅增长阶段对应的水量即为该光伏组件达到清洁目的所需的合理用水量,在清洗完毕后应擦除残余水滴。     

光伏组件选型对光伏系统发电量的影响

深入研究了不同种类光伏组件在不同天气条件下的发电特性以及相同种类不同厂家光伏组件的发电特性。实验结果表明不同种类太阳电池在不同季节的发电特性存在明显差异。晶体硅和CIGS(铜铟镓硒)电池冬季发电量明显高于硅薄膜电池,最多可多发电10%左右;随时间推移,三者之间的差异先逐渐减小后增加,到夏季硅薄膜反超多晶硅和CIGS,最多可多发电20%左右。同时,结合光辐照度、温度、湿度等天气资料,测试结果表明:晶体硅和CIGS更适合辐照量高、温度低、湿度小的中国北部地区;硅薄膜在辐照度不高、温度高、湿度大的中国南部大部分地区具有更高发电量。     

清洗参数对光伏组件表面压力影响的实验研究

为探究清洗参数对光伏组件表面压力及安全性的影响,搭建了水射流清洗光伏组件积灰实验台。通过实验研究了不同射流压力、清洗靶距及水射流入射角度下光伏组件表面压力的分布规律,并对清洗后光伏组件的安全性进行了定性分析。实验结果表明：在不同射流压力和清洗靶距下,光伏组件表面压力的分布趋势均呈“W”型,均存在2个压力“塌陷”区,且随光伏组件表面压力的增加,“W”型逐渐清晰;不同水射流入射角度下,光伏组件表面压力的分布并无明确规律;实验所选用的清洗参数不会对光伏组件的安全性产生影响。研究结果可为光伏电站在不同清洗环境下清洗参数的选择提供理论参考。     

部分遮挡条件下CIGS组件性能实验研究

由于铜铟镓硒(CIGS)组件在遮挡条件下的输出性能明显不同于晶硅组件,因此文章设计了24组遮挡实验,对不同条件下CIGS组件的输出性能进行研究。经过研究发现:当CIGS组件中全部子电池的部分区域被遮挡时,该组件的峰值输出功率损失比例与遮挡面积比例基本一致;由于CIGS组件的反向击穿电压较低,因此当该组件的部分子电池被全部遮挡时,被遮挡的子电池会被击穿导通,该组件能够向外输出功率,但峰值输出功率损失与遮挡面积不呈线性关系;当CIGS组件部分子电池的部分区域被遮挡时,Y方向遮挡尺寸对组件峰值输出功率损失的影响大于X方向。     

沙漠沙尘对光伏组件输出性能影响实验研究

针对风沙环境下光伏组件的积沙现象,以积沙特性(积沙密度及沙尘粒径)为研究对象,采用人工铺沙的室外试验方式,结合温度性能探讨沙尘对光伏组件最大输出功率及填充因子的影响规律。研究表明:随积沙密度逐渐增大,最大输出功率呈下降趋势——积沙导致组件温度的降低进而对转换效率的提高无法弥补其削弱组件透光度带来的功率损失。填充因子变化趋势相反,且在35 g/m~2时(组件温度谷值处)达到峰值;随沙尘粒径逐渐增大,组件最大输出功率先增大后减小再增大,在粒径0.08～0.10 mm处发生突降,同时填充因子在该区间出现谷值。研究可指导风沙运动频发地区沙漠光伏电站的清洁规划以及不同粒度特征下沙漠光伏电站的产能损失预估。     

Experimental study on the effect of dust deposition on solar photovoltaic panels in desert environment

The accumulation of dust particles deteriorates the performance of solar cells and results in appreciable losses in the generated power due to the sun irradiance scattering effects on the surface of the solar panel. This study investigates the impact of dust accumulation on photovoltaic solar modules in Baghdad city in Iraq. For this purpose an experiment has been conducted to quantify losses caused by the accumulation of dust on the surface of three identical photovoltaic solar modules. The modules have been installed with direct exposure to weather conditions, in a well controlled experimental setup. Subsequently, measurements of dust accumulation on modules have been taken on daily, weekly and monthly basis. The dust density and size distribution of aerosol particles and fibers have been also investigated and measured by a highly sensitive aerosols measuring system. The dusted module and another similar clean module have been then exposed to constant radiation and constant temperature using a solar simulator as light source. The deposition of the dust on the surface of the photovoltaic solar modules showed a reduction in both the short circuit current (I_sc) and the output power compared to the same parameters of the clean module. The average degradation rate of the efficiencies of the solar modules exposed to dust are; 6.24%, 11.8% and 18.74% calculated for exposure periods of one day, one week and one month. The experimental results are well compared with the calculations obtained by a theoretical model recently developed by the authors.     

Real-time simulation of photovoltaic modules

A photovoltaic (PV) array simulator, consisting of a computer controlled d.c. power supply producing up to 100 W and associated control software, was designed and developed to generate real-time current-voltage (I-V) output characteristic curves of photovoltaic cells under simulated conditions. The system is also capable of modelling radiation damage due to high energy particles. The system comprises a pre-regulator, a switch-mode regulator, a computer interface, and modelling and control software. The control software uses feedback of the output voltage and current to iteratively converge to the actual operating point for the connected load. Simulation results match the expected theoretical calculations well. The main advantage of the simulator is its ability to simulate different types and sizes of arrays under varying illumination and temperature using actual loads. The system can be used to study the short-term and long-term performances of PV modules and to predict end-of-life efficiency. The simulator is a far more cost effective and reliable replacement for actual field testing.     

Physical characterisation of plastic-based photovoltaic modules

A new plastic photovoltaic module for the encapsulation of solar cells is described. Its physical characterisation, based on a complete mechanical analysis, indicates that acrylic materials are practical, economic and durable systems for photovoltaic cells. Moreover, the encapsulation procedure, performed by means of a very simple polymerisation technique, could be easily modified for industrial application.     

Secular degradation of crystalline photovoltaic modules

The performance of crystalline photovoltaic (PV) modules has been measured once a year in field exposure. Their maximum power output (P_max) decreases 4.8% for single-crystalline PV modules and 2.0% for the poly-crystalline case in comparison with their initial P_max at ex-work after five years' field exposure.This paper describes the secular degradation of crystalline PV modules.     

光伏组件加速老化试验可靠性及其寿命分布研究

大多数光伏组件制造商需要保证所生产的光伏组件具有25 a及以上的使用寿命,目前检测认证机构大多利用加速试验方法来分析组件的耐候性和户外运行的可靠性。文章通过光伏组件的湿-冻加速试验分析其失效模式,试验结果表明,湿气的进入会促使光伏组件的背板发生脆化和分层,以及焊带、汇流条等内部电气连接处发生腐蚀。基于此,文章提出了湿-冻加速试验条件下的光伏组件威布尔(Weibull)寿命分布模型,利用预处理后的实验数据和F检验法验证了光伏组件威布尔寿命分布模型的有效性,并对常用的可靠性寿命分布模型进行优选,研究结果发现威布尔分布对该试验数据的拟合效果较好。     

基于太阳能光伏热利用的光伏/热电(PV/TV)建筑一体化试验研究

将太阳能电池板、集热器、热电发电片结合起来,设计并制成了一套光伏/热电(PV/TV)系统,在利用太阳能电池发电的同时,收集热量并利用其发电。在北京地区进行了该系统的室外模拟试验,测试并讨论了该系统在不同结构和不同环境下的性能,探讨该系统在光伏建筑中的应用。试验结果表明,与单纯的光伏发电系统或太阳能热水系统相比,PV/TV系统具有占地面积小、综合效率高等优点。     

一种中空玻璃光伏组件的性能研究

研究了中空玻璃光伏组件的传热机理及在广州气候环境条件下的温度分布和发电性能。通过对一组中空玻璃光伏组件的长期监测,得到了该中空式光伏组件电性能与温度和辐照强度之间的关系,最后分析总结了中空光伏组件在使用过程中自爆的各种可能原因,并提出几点防范措施。     

Pre-deployment evaluation of amorphous silicon photovoltaic modules

In this study, the indoor evaluation of amorphous silicon modules was conducted using extended visual inspection and various electrical characterisation tools. The visual inspection, which included low-magnification optical microscopy, revealed several defects resulting from physical damage and bad scribing. These defects, as well as poor material quality, are likely contributors to the degradation in performance observed during the measurement of current–voltage characteristics under standard conditions, as well as at different temperature and irradiance levels. The observed degradation is carefully analysed in this paper.