太陽能板的微小裂痕影響

太陽的光線出現(xiàn)在生活中的每一個(gè)地方，人們的生活已經(jīng)離不開太陽，太陽能不僅為植物生長提供光源，而且也能為人類提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽能。太陽能板安裝后挑戰(zhàn)才正要開始。太陽能板上的小裂痕、熱斑、與黃化，這些缺陷都會(huì)導(dǎo)致太陽能發(fā)電量下降，甚至?xí)卸搪坊蚴瞧鸹鸬娘L(fēng)險(xiǎn)，不過太陽能板的小小缺陷到底會(huì)對(duì)發(fā)電量造成多少影響呢?

通常晶硅太陽能電池厚度約200 微米，薄，但不怎么柔軟，因此有時(shí)會(huì)因運(yùn)送、裝設(shè)碰撞或維護(hù)不到位受損，產(chǎn)生小小的裂紋，基本上這些裂紋肉眼不可見，如果沒有用設(shè)備檢測可能就會(huì)忽略。

不過太陽能系統(tǒng)不只有電池而已，太陽能電池把陽光轉(zhuǎn)換成直流電后，再由逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，最后才能接入饋線或自用，其實(shí)連結(jié)多種輸配電設(shè)備與線路，若沒有定期檢查太陽能板或是忽略面板的小傷口，除了導(dǎo)致發(fā)電量下降，也可能會(huì)引起短路或是起火。

美國零售業(yè)大廠沃爾瑪在2019 年8 月20 日向紐約最高法院提告，表示2012 到2018 年間至少有7 間沃爾瑪門市屋頂因特斯拉太陽能板起火，沃爾瑪當(dāng)時(shí)指出，特斯拉派來的檢修人員，缺乏太陽能基本訓(xùn)練和知識(shí)，未能妥善安裝太陽能和儲(chǔ)能系統(tǒng)，太陽能板有許多肉眼可見的瑕疵，卻沒在釀成大火前及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)。

不過太陽能板的細(xì)小裂縫對(duì)發(fā)電量有多傷?英國赫德斯菲爾德大學(xué)(University of Huddersfield)科學(xué)家決定開始研究“微裂”(micro cracks)對(duì)太陽能板的影響。

他們在攝氏25 度、光照每平方公尺1,000W 的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下分析多達(dá)4,000 片多矽晶太陽能電池，透過電子背向散射繞射(electron backscatter diffraction，EBSD)技術(shù)來分析晶體材料，并用閃爍計(jì)數(shù)器偵測器(everhart thornley) 來偵測太陽能板產(chǎn)生電壓與電流，最后發(fā)現(xiàn)，如果太陽能板上有50 微米到4 公厘不等的裂縫，會(huì)造成0.9%~42.8% 的功率損耗(power loss)。

研究主要分析兩大瑕疵，分別是正面的粗線(busbar，也就是匯流線、柵線)與細(xì)線(finger，又稱細(xì)柵線)線路瑕疵，與背接觸缺陷(rear-contact defects)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)表面的粗線與細(xì)線對(duì)太陽能發(fā)電量最傷，平均功率損耗為25%，太陽能電池或是粗線上的微裂痕則會(huì)造成平均9.01% 的功率損耗，細(xì)線微裂痕與背接觸則是7.59 % 與1.48%。

同時(shí)科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)，裂紋也是太陽能板溫度異常的罪魁禍?zhǔn)字唬瑹釙?huì)以太陽能電池的破裂處向外擴(kuò)散，因?yàn)榱押蹠?huì)造成電流無法通過，嚴(yán)重甚至?xí)植繅乃?，最后電流?huì)集中到其他地方，導(dǎo)致太陽能板溫度提高。

英國團(tuán)隊(duì)表示，最終太陽能電池的溫度會(huì)提高攝氏7.6度以上，這也是永久性熱斑的主要原因。目前研究已發(fā)表在《ScienceDirect》，而這項(xiàng)研究也一再顯示太陽能板檢測的重要性。現(xiàn)在太陽能廠多采用紅外線熱像儀檢測每個(gè)太陽能電池的溫度，不過若只是單純的裂紋，還沒有發(fā)生局部高溫，用紅外線檢測也檢測不到，因此出廠前、安裝驗(yàn)收的抽查都很重要。相信再過幾年到幾十年，當(dāng)人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會(huì)的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。