太陽能板的微小裂痕不可忽視,英研究:最多造成 42% 功率損耗

作者 | 發布日期 2020 年 01 月 08 日 17:21 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


裝設後挑戰才正要開始。太陽能板上的小裂痕、熱斑、與黃化,這些缺陷都會導致太陽能發電量下降,甚至會有短路或是起火的風險,不過太陽能板的小小缺陷到底會對發電量造成多少影響呢?

通常矽晶太陽能電池厚度約 200 微米,薄,但不怎麼柔軟,因此有時會因運送、裝設碰撞或維護不到位受損,產生小小的裂紋,基本上這些裂紋肉眼不可見,如果沒有用設備檢測可能就會忽略。

不過太陽能系統不只有電池而已,太陽能電池把陽光轉換成直流電後,再由逆變器轉換成交流電,最後才能接入饋線或自用,其實連結多種輸配電設備與線路,若沒有定期檢查太陽能板或是忽略面板的小傷口,除了導致發電量下降,也可能會引起短路或是起火。

美國零售業大廠沃爾瑪在 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,沃爾瑪當時指出,特斯拉派來的檢修人員,缺乏太陽能基本訓練和知識,未能妥善安裝太陽能和儲能系統,太陽能板有許多肉眼可見的瑕疵,卻沒在釀成大火前及時發現並修復。

不過太陽能板的細小裂縫對發電量有多傷?英國赫德斯菲爾德大學(University of Huddersfield)科學家決定開始研究「微裂」(micro cracks)對太陽能板的影響。

他們在攝氏 25 度、光照每平方公尺 1,000W 的實驗室環境下分析多達 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)技術來分析晶體材料,並用閃爍計數器偵測器(everhart thornley) 來偵測太陽能板產生電壓與電流,最後發現,如果太陽能板上有 50 微米到 4 公釐不等的裂縫,會造成 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)與細線(finger,又稱細柵線)線路瑕疵,與背接觸缺陷(rear-contact defects)。科學家發現表面的粗線與細線對太陽能發電量最傷,平均功率損耗為 25%,太陽能電池或是粗線上的微裂痕則會造成平均 9.01% 的功率損耗,細線微裂痕與背接觸則是 7.59% 與 1.48%。

同時科學家也發現,裂紋也是太陽能板溫度異常的罪魁禍首之一,熱會以太陽能電池的破裂處向外擴散,因為裂痕會造成電流無法通過,嚴重甚至會局部壞死,最後電流會集中到其他地方,導致太陽能板溫度提高。

英國團隊表示,最終太陽能電池的溫度會提高攝氏 7.6 度以上,這也是永久性熱斑的主要原因。目前研究已發表在《ScienceDirect》,而這項研究也一再顯示太陽能板檢測的重要性。現在太陽能廠多採用紅外線熱像儀檢測每個太陽能電池的溫度,不過若只是單純的裂紋,還沒有發生局部高溫,用紅外線檢測也檢測不到,因此出廠前、安裝驗收的抽查都很重要。

(首圖來源:Flickr/ESA_events CC BY 2.0)

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