太阳能电池片的热斑风险检测方法与流程

1.本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种可直接对电池片进行测试的太阳能电池片的热斑风险检测方法。


背景技术：

2.热斑效应是影响光伏组件的发电性能、寿命的不利因素之一；而太阳能电池片的热斑是引起光伏组件热斑的重要因素之一；因此如何将存在热斑风险的电池片筛选出来，尤为重要。
3.现有技术中，电池片在反向偏压-12v、标准模拟太阳光条件下，测试暗电流值＜1a则判定不存在热斑风险。但该方法的评判标准单一，存在多种产品类型不适用抗热斑可靠性。
4.或，组件层压后，将层压件连接反向电压[单片电池片最大功率点工作电压 *层压件组件中一个二极管控制的电池片数量-1]，提供标准模拟太阳光，测试最大电流impp时的光强，稳定此时的光强，随机选择该层压件上电池片，遮挡部分面积，测得该片电池片最高温度与红外图像，待温度曲线稳定若干时间后，观测电池片对应位置是否有外观异常，如烧穿，出油等。该检测方法的测试时间长，单片电池片耗时约30分钟，且随测试数量增加，耗时递增。
[0005]
有鉴于此，有必要提供一种改进的太阳能电池片的热斑风险检测方法，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种可直接对电池片进行测试的太阳能电池片的热斑风险检测方法。
[0007]
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0008]
一种太阳能电池片的热斑风险检测方法，包括如下步骤：
[0009]
s1对电池片进行热斑测试，获取所述电池片的暗电流i和热斑温度t；
[0010]
s2若暗电流i∈[0，i1]、热斑温度t∈[0，t1]，或暗电流i∈[i1，i2]、热斑温度t∈[0，t2]，则太阳能电池片无热斑风险；其中i1＜i2，t1＞t2。
[0011]
进一步地，若暗电流i∈[0，0.3a]、热斑温度t∈[0，4℃]，或暗电流i∈ [0.3a，1a]、热斑温度t∈[0，2℃]，则太阳能电池片无热斑风险。
[0012]
进一步地，在步骤s2前，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括建立筛选标准的步骤，所述建立筛选标准的步骤包括：
[0013]
对若干电池片样本进行热斑测试，获取电池片样本的暗电流i和热斑温度 t；
[0014]
将所述电池片样本制成层压组件并进行热斑测试，获取层压组件中每一所述电池片样本的热斑温度t
校验
，筛选出t
校验
不高于热斑风险阈值t
风险
的电池片样本，这些筛选出的电池片样本在形成层压组件前的暗电流h和热斑温度t共同限定的条件为无热斑风险的条件。
[0015]
进一步地，所述建立筛选标准的步骤包括：
[0016]
定义若干暗电流区间和若干温度区间，任一所述暗电流区间与任一所述温度区间共同限定一检测区间；
[0017]
对若干电池片样本进行热斑测试，筛选出暗电流i和热斑温度t落入若干所述检测区间内的电池片样本作为校验样本；
[0018]
将所述校验样本制成层压组件并进行热斑测试，获取层压组件中每一所述校验样本的热斑温度t
校验
，筛选出t
校验
不高于热斑风险阈值t
风险
的校验样本，这些筛选出的校验样本在形成层压组件前的暗电流h和热斑温度t所在的检测区间即为无热斑风险的检测区间。
[0019]
进一步地，所述若干暗电流区间包括：[0,0.3a]、(0.3a,1a]；所述若干热斑温度范围包括：[0[2℃]、(2℃[4℃]、(4℃[(℃]、((℃, ∞)。
[0020]
进一步地，对所述电池片样本进行热斑测试后，在所述电池片样本上标记热斑点的位置；层压前划片，选取若干有热斑点的半片层压形成所述层压组件。
[0021]
进一步地，t
风险
介于1(0℃[180℃。
[0022]
进一步地，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括对热斑检测装置进行核定的步骤：将电池片水平置于测试平台上，在平面内将电池片旋转若干角度并在每一角度下进行热斑测试，调整温度探测仪的高度和角度中的至少一个，直到该电池片在不同角度下测得的热斑温度t的差值不大于阈值t
差
。
[0023]
进一步地，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括对测试电压v和测试时长h的标定步骤：
[0024]
给电池片施加固定的测试电压v，调整测试时长h，并且在每一测试时长 h条件下进行多次热斑测试，选出电池片的测量偏差不大于5％的测试时长h0；
[0025]
和/或，固定测试时长h，调整测试电压v，在每一测试电压v条件下进行多次热斑测试，选出电池片的测量偏差不大于5％的测试电压v0。
[0026]
进一步地，不同测试线上的电池片热斑温度t的差异≤0.25，每条测试线上的电池片热斑温度t的测量偏差≤5％。
[0027]
本发明的有益效果是：本发明的太阳能电池片的热斑风险检测方法，根本电池片的暗电流i和热斑温度t判断电池片的热斑风险，一方面，无需将电池片制备成层压组件再进行热斑测试，可在线直接对太阳能电池片进行测试，快速地筛选出无风险或风险低的太阳能电池片，大大节约了测试时间与周期，便于分析改进；另一方面，该方法可以适用于各种类型的电池片，测试范围广。
附图说明
[0028]
图1是本发明一较佳实施例的热斑检测装置的示意图；
[0029]
图2是在测试时长h相同、测试电压v分别为v1、v2、v3的条件下，测试电压v与热斑温度t的关系图；
[0030]
图3是在测试电压v相同、测试时长h分别为h1、h2、h3的条件下，测试时长h与热斑温度t的关系图；
[0031]
图4是层压件热斑测试表征时，电池片的热斑温度t与电池暗电流的关系图；
[0032]
图5是不同的测试线上的热斑温度t的对比图；
[0033]
图6是不同的测试线上的热斑温度t的测量偏差对比图。
具体实施方式
[0034]
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0035]
在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。
[0036]
本发明的太阳能电池片的热斑风险检测方法通过热斑检测装置100进行测试，热斑检测装置100可以采用现有技术，也可以为后续开发的测试装置。
[0037]
例如图1所示，所述热斑检测装置100至少包括用以承载太阳能电池片的测试平台1、给太阳能电池片提供模拟太阳光的模拟光源2、给太阳能电池片提供电能的电源3、获取太阳能电池片温度的温度探测仪4；该图目的是示意各个部件的位置关系，省略了相互之间的连接结构。
[0038]
所述测试平台1具有镂空部、与所述电源3电性连接的上下探针5，且所述测试平台1为旋转平台，可带动所述太阳能电池片m水平旋转。所述模拟光源2、所述温度探测仪4均位于所述测试平台1上方，以对太阳能电池片的正面进行测试。所述温度探测仪4为红外相机，可以捕获太阳能电池片m的温度。
[0039]
测试过程为：将太阳能电池片m置于所述测试平台1上，下压上下探针5 使其分别与太阳能电池片m的正负极接触，开启所述温度探测仪4获取太阳能电池片m表面的初始温度t1，给太阳能电池片m接通测试电压v，并保持测试时长h，通过所述温度探测仪4获取太阳能电池片表面的最高温度t2，测试输出热斑温度t＝t1-t1。
[0040]
本发明的太阳能电池片的热斑风险检测方法，包括如下步骤：s1对电池片进行热斑测试，获取所述电池片的暗电流i和热斑温度t；s2若暗电流i∈[0， i1]、热斑温度t∈[0，t1]，或暗电流i∈[i1，i2]、热斑温度t∈[0，t2]，则太阳能电池片无热斑风险；其中i1＜i2，t1＞t2。
[0041]
该方法通过电池片的暗电流i和热斑温度t评估电池片的热斑风险，一方面，无需将电池片制备成层压组件再进行热斑测试，可在线直接对太阳能电池片进行测试，快速地筛选出无风险或风险低的太阳能电池片，大大节约了测试时间与周期，便于分析改进；另一方面，该方法可以适用于各种类型的电池片，测试范围广。
[0042]
为了提高测试的准确性，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括：在对电池片进行热斑测试前，对热斑检测装置进行核定的步骤，以排除测试误差。
[0043]
具体地，将电池片水平置于测试平台1上，在平面内将电池片旋转若干角度并在每一角度下进行热斑测试，调整温度探测仪4的高度和角度中的至少一个，直到该电池片在不同角度下测得的热斑温度t的差值不大于阈值t
差
；固定所述温度探测仪的位置不动。通过该步骤对所述温度探测仪4的位置进行核定，可以避免因测试方向不一致造成的测试误差。
[0044]
本领域技术人员可以理解的是，阈值t
差
的数值越小，测试误差越小；优选为0或接近于0。
[0045]
一具体实施例中，将电池片在0
°
、180
°
两个角度下反复测试若干次，通过调整所述
温度探测仪4的高度和角度，找到该电池片在0
°
与180
°
下热斑温度t 相近或相同的点。
[0046]
所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括：在对电池片进行热斑测试前，对测试电压v和测试时长h的标定步骤：给电池片施加固定的测试电压v，调整测试时长h，并且在每一测试时长h条件下进行多次热斑测试，选出电池片的测量偏差不大于5％的测试时长h0；和/或，固定测试时长h，调整测试电压v，在每一测试电压v条件下进行多次热斑测试，选出电池片的测量偏差不大于5％的测试电压v0。其中，所述测试电压v的范围-20v[-10v，所述测试时长h的范围12ms[84ms。
[0047]
该步骤，选取若干太阳能电池片，在同一角度下反复测试若干次，例如将电池片置于0
°
下测试3次，并在测试时长h一定的情况下调整测试电压v，或在测试电压v一定的情况下调整测试时长h，选出每一片太阳能电池片的测量偏差不大于阈值的测试条件，从而可以减少动态重复性误差，提高测试的准确性。
[0048]
一优选实施例中，测量偏差(t
最大值-t
最小值
]/[t
最大值
t
最小值
]不大于5％；保证测试的准确性。
[0049]
该过程中，优选测试时长h不变，调节测试电压v的大小，避免测试数据产生位移。
[0050]
进一步地，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括：模拟测试电压 v与热斑温度t的关系或测试时长h与热斑温度t的关系。具体地，选取若干太阳能电池片作为样本，例如9片；在测试时长h一定的情况下，调整测试电压v分别为v1、v2、v3
……
，进行测试，获得热斑温度t与测试电压v的曲线关系，作为调整测试电压v的参考依据。
[0051]
一具体实施例中，选取9片太阳能电池片，在测试时长h不变的情况下，选取不同的电压|v1|＜|v2|＜|v3|，进行测试，热斑温度t与测试电压v的关系请参考图2所示，测试时长h相同时，测试电压v越小，则热斑温度t越大。
[0052]
或，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括：模拟测试时长h与热斑温度t的关系。具体地，具体地，选取若干太阳能电池片作为样本，例如9 片；在测试电压v一定的情况下，调整测试时长h分别为h1、h2、h3
……
，进行测量，获得热斑温度t与测试时长h的曲线关系；作为在调整测试时长h 时的参考依据。
[0053]
一具体实施例中，选取9片太阳能电池片，在测试电压v不变的情况下，选取测试时长h1＜h2＜h3，进行测试，热斑温度t与测试时长h的关系请参考图3所示，其中剔除了数据异常的样品3的数据，测试电压v相同时，测试时长h越大，热斑温度t越小。
[0054]
在对电池片进入热斑测试前，完成对热斑检测装置的核定以及对测试电压 v和测试时长h的标定；然后在优选的条件下，以测试电压v0、测试时长h0为测试条件进行热斑测试。
[0055]
进一步地，在步骤s2前，所述太阳能电池片的热斑风险检测方法还包括建立筛选标准的步骤，所述建立筛选标准的步骤包括：
[0056]
对若干电池片样本进行热斑测试，获取电池片样本的暗电流i和热斑温度 t；电池片样本的数量选取至少30片，优选至少100片，通过大量的数据获得较为精确的筛选条件。
[0057]
将所述电池片样本制成层压组件并进行热斑测试，获取层压组件中每一所述电池片样本的热斑温度t
校验
，筛选出t
校验
不高于热斑风险阈值t
风险
的电池片样本，这些筛选出的电池片样本在形成层压组件前的暗电流h和热斑温度t共同限定的条件为无热斑风险的条件。
[0058]
具体地，所述建立筛选标准的步骤包括如下步骤：
[0059]
定义若干暗电流区间和若干温度区间，任一所述暗电流区间与任一所述温度区间共同限定一检测区间；通过将检测区间量化，方便后续筛选电池片样本。
[0060]
对若干电池片样本进行热斑测试，筛选出暗电流i和热斑温度t落入若干所述检测区间内的电池片样本作为校验样本；该过程中，所述校验样本尽量覆盖所有的所述检测区间，也即每一所述检测区间具有至少一个校验样本，优选地，每一所述检测区间据欧多个校验样本，保证每个检测区间都能进行有效的校验。
[0061]
将所述校验样本制成层压组件并进行热斑测试，获取层压组件中每一所述校验样本的热斑温度t
校验
，筛选出t
校验
不高于热斑风险阈值t
风险
的校验样本，这些筛选出的校验样本在形成层压组件前的暗电流h和热斑温度t所在的检测区间即为无热斑风险的检测区间。一具体实施例中，t
风险
介于1(0℃[180℃，例如170℃。
[0062]
一具体实施例中，根据测试大数据统计，所述若干暗电流区间包括： [0,0.3a]、(0.3a,1a]；所述若干热斑温度范围包括：[0[2℃]、(2℃[4℃]、 (4℃[(℃]、((℃, ∞)以上；检测区间范围合理，仅对落入相应区间的电池片样本进行校验，大大减小了不必要的工作量。本文中，热斑温度的单位也可以用开尔文表示。
[0063]
对所述电池片样本进行热斑测试后，在所述电池片样本上标记热斑点的位置；层压前划片，选取若干有热斑点的半片层压形成所述层压组件，其他半片放弃进一步层压后测试，测试数据更为精确。
[0064]
如图4所示，通过上述步骤建立的电池片的筛选标准：电池片进行热斑测试时，若暗电流i∈[0，0.3a]、热斑温度t∈[0，4℃]，或暗电流i∈[0.3a，1a]、热斑温度t∈[0，2℃]，则太阳能电池片无热斑风险；而暗电流i∈[0，0.3a]、热斑温度t∈[4℃， ∞]，或暗电流i∈[0.3a，1a]、热斑温度t∈[2℃， ∞]，则太阳能电池片有热斑风险，不能进一步制作层压组件。
[0065]
因此，不需依赖层压组件热斑再次测试，电池片即有热斑管控标准，测试时间仅需几十ms便可判定是否有热斑风险，大大节约测试时间与周期，同时便于分析改进。
[0066]
进一步地，如图5和图(所示，根据组件安全区间标准，也即上述电池片的筛选标准，导入电池片进行热斑测试，通过调整测试电压v或测试时长h的参数，不同测试线上的电池片热斑温度t的差异≤0.25，每条测试线上的电池片热斑温度t的测量偏差≤5％。
[0067]
综上所述，本发明的太阳能电池片的热斑风险检测方法，该方法通过电池片的暗电流i和热斑温度t评估电池片的热斑风险，一方面，无需将电池片制备成层压组件再进行热斑测试，可在线直接对太阳能电池片进行测试，快速地筛选出无风险或风险低的太阳能电池片，大大节约了测试时间与周期，便于分析改进；另一方面，该方法可以适用于各种类型的电池片，测试范围广。
[0068]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0069]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。