（宁夏新能源研究院（有限公司） 宁夏银川 750021）
摘要：太阳能组件是电站运行的关键设备，占光伏系统成本的50%左右，其质量直接影响着光伏电站发电量、运行寿命、投资回报等。通过大量的现场光伏组件的检测及检测技术分析研究，建立了较为完善、实用性强的质量检测系统，对应用在现场检测发现的常见缺陷分析中取得了良好的应用效果。
关键词：太阳能组件；现场检测
1前言
太阳能组件是构成光伏发电系统的关键部件，在光伏发电系统投资成本里占有50%左右，其性能的优劣、质量的好坏不紧对电站的发电量有着重大影响，而且还对电站的运行经济效益、投资方投资回报的信心、金融保险机构的投资风险产生一定的影响。因此，光伏组件的现场检测成为光伏电站全方位、全过程的质量管控的重要的、必备一个环节。通过现场测试，既能及时发现电站建设前期到场组件的质量问题，明确责任，避免不合格组件进入安装现场；也能及时对安装的全过程进行监督、管控，排查出破损及失效的组件，避免这些发电能力低效的组件混装在发电效率高的组串中，造成发电量的损失。
2光伏组件检测内容、目的
光伏组件现场检测分为三个阶段：到货检、安装过程抽检、电站并网运行后的检测。现场到货检主要包括：组件外观检查、组件隐裂测试、组件IV功率测试和组件原背板红外光谱检测；安装过程抽检主要包括：组件外观检查、组件隐裂测试、组件IV功率测试和组件红外检测；电站并网运行后的检测主要包括：组件外观检查、组件隐裂测试、组件IV功率测试和组件红外检测。
3检测技术研究与分析
3.1组件外观检查
外观检查旨在光照充足条件下找出肉眼可辨识的明显外观缺陷。检测方法一般是直观目击检查，无需借助辅助设备检查的特殊技术要求。基本的判定标准：A 级：从工业的角度看是比较完美的，无任何的技术缺陷，外观质量状况在一定的范围内不同于B 级和不合格品的外观质量状况。B级：技术上无任何缺陷，即符合IEC61215、IEC61703、UL1703 标准，外观不完美。
3.2组件EL检测
EL检测原理是利用晶体硅电池的电致发光特性，在晶体硅太阳电池外加正向偏置电压，电源向太阳电池注入大量非平衡载流子，电致发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，放出光子；再利用CCD相机捕捉到这些光子，通过计算机处理后显示出来，整个测试过程是在暗室或夜晚进行。本征硅的带隙约为1.12eV，这样我们可以算出晶体硅太阳电池的带间直接辐射复合的EL光谱的峰值应该大概在1150nm附近，所以EL发光属于近红外光（NIR）。EL图像的亮度正比于电池片的少子扩散长度与电流密度（如图2）。
图2：太阳电池电致发射特性图
现场EL测试环境比较复杂，北方多平地电站，地面结构多沙土、沼泽、多草；南方多山地电站、分布式电站，有渔光互补、农光互补、屋顶、漂浮式等。影响现场组件EL拍摄效果的因素主要有：拍摄环境相机与组件的距离受限、拍摄的角度、相机的参数设置、风速过大、地面结构不稳定、拍摄环境过亮、拍摄环境粉尘较多、光伏组件表面脏污程度严重、光伏组件质量问题、电致发光施加电源设置的参数不当等均会影响到测试效果。
3.3组件IV检测
组件的IV测试主要是通过专门的测量电路（如图3），利用组件的伏安特性，采集绘制出一组伏安特性曲线（如图4），并进行分析。IV测试主要分为室内测试和户外测试，室内测试主要是采用AAA稳态或暂态的模拟光源，测试准确，环境稳定，基本不受温度、照度变化的影响，即我们经常说的标准测试条件下测试（STC（1000W/㎡，25℃））；户外IV测试条件比较复杂，易受照度变化、温度变化、风速变化、测试现场条件、测试人员手法等的影响，对测试人员要求较高，测试数据需要折算到STC（1000W/㎡，25℃）条件下分析才有意义，现场测试能真实反映组件运行情况、运维情况、衰减情况。
图3：PV电流电压特性测试
图4：PV伏安特性曲线
辐照度越大，短路电流越大，辐照度对于开路电压影响不大（如图5）；温度越高，开路电压越小，温度对短路电流影响不大（如图6）；
图5：短路电流与辐照度曲线
图6：开路电压与温度曲线
3.4组件红外检测
太阳能电池在制造和实验过程中，出现隐裂、碎片、焊接不良等，或在现场应用过程中，被遮挡的太阳能电池组件会严重发热，产生“热斑效应”，这种效应对组件破坏严重，有光照的电池所产生的部分能量或全部能量，都可能被热斑电池所消耗。正常情况下，组件各电池片温度都是分布均匀的，如果出现个别电池片温度异常过高，那么该电池片可能由正常的光能转电能过程，变为组件的负载消耗电能发热，影响电池的化功率。现场的红外测试一般采用红外热像仪来排查电站所有组件热斑情况。热成像图利用的是热点效应，缺陷组件由于无法将吸收的热能转换为电能，而只能直接以“高热”的形式表现出来，由于温度比其它电池高出很多，通过红外检测，能够灵敏、准确的感应出被测物表面发生的温度变化（哪怕极小的温度变化），并通过非接触检测方式，实现对太阳能电池片或组件缺陷的检测，将缺陷的位置直观准确的显示在红外热像图中，热点清晰可见（如图8），热斑检测一般应选择在中午太阳辐照度600W/㎡以上检测。
图8：热斑电池片
5结束语
光伏组件设备小型化的现场检测技术将实验室检测技术进行了操作方便和多样性的改善，无法控制的条件环境室外质量检验，光伏模块和光伏电站已投入运营的光伏组件筛选和故障问题诊断。随着我国光伏产业的快速发展，大型集中式光伏电站、中小型分布式光伏电站在大规模建设的背景下投入生产，光伏组件的现场质量检测的现场十分重要。
参考文献：
[1]唐梓彭，魏超等.光伏组件现场检测技术研究与经验分析[J].发电与空调，2016
[2]魏超，唐梓彭等.光伏组件背板性能检测技术及应用分析[J].发电与空调，2017
论文作者:张建斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：组件论文; 测试论文; 光伏论文; 电站论文; 现场论文; 温度论文; 电池论文; 《电力设备》2017年第23期论文;