【正文】 響太陽能電池壽命的主要因素（King 等，2022） 。澳大利亞對于光伏陣列的安裝標(biāo)準(zhǔn)（《澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)》 ，2022）涉及到的IEC 的 61215 標(biāo)準(zhǔn)（IEC，1993） ，是一個(gè)被組件廠家廣泛采用以確保組件能在極限、但是現(xiàn)實(shí)可能存在的環(huán)境下持續(xù)運(yùn)行的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。IEC61215 測試需要制造商提供一批經(jīng)過正常品質(zhì)檢查的生產(chǎn)的組件中的任意八個(gè)。每個(gè)組件接受不同次序的檢查，這些檢查包括組件的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)檢查。如果每個(gè)樣品符合以下所有的要求，組件就達(dá)到了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：（1）沒有明顯的肉眼能看到的缺陷。（2）在 STC 情況下，經(jīng)過單個(gè)測試后的最大輸出功率的降格小于 5%，在所有測試程序之后的最大輸出功率的降格小于 8%。（3）通過絕緣性測試和高電壓測試。（4）樣品不存在任何的短路或接地故障。系統(tǒng)密封設(shè)計(jì)必須具備的其他特性還包括：紫外（UV）穩(wěn)定性；在高低極溫度及熱沖擊下，電池不致因應(yīng)力而破裂；能抗御塵暴引起的擦傷；自凈能力；成本低廉。組件的封裝可以有幾種不同的方法。其中一個(gè)極重要的部分是提供剛性的結(jié)構(gòu)層，它可在組件的背面或在組件的正面。電池可直接黏附在這一層上并密封在膠中，或者密封在由這一層支撐的夾層中。最后一層如果在組件的背面，將起抗潮濕的作用；如果在頂部，就要有自凈特性，并能改善耐沖擊特性。組件周邊采用了某種方式的防潮密封。對于結(jié)構(gòu)層在背面的密封形式來說，背面結(jié)構(gòu)層最常用的材料是受過陽極化處理的鋁板、陶瓷化的鋼板、環(huán)氧樹脂或窗玻璃。如果這一層用橡木屑板那樣的木料混合物，可能最為便宜。對于結(jié)構(gòu)層在正面的密封形式來說，選用玻璃作為結(jié)構(gòu)層是顯而易見的。玻璃兼有優(yōu)良的耐風(fēng)雨性能、成本低的優(yōu)點(diǎn)及好的自凈特性。為使光容易透過，大部分設(shè)計(jì)都采用含鐵低的鋼化玻璃或回火玻璃。硅樹脂已廣泛地使用來做黏結(jié)劑和密封材料，它具有好的紫外穩(wěn)定性、低的光吸收特性和為減少組件的熱應(yīng)力所需的合適彈性。但是，這種材料很貴。在有夾層的方法中，幾家工已采用了聚乙烯醇縮丁醛（PVB）和乙烯/醋酸乙烯酯（EVA）來做相應(yīng)層的材料。 結(jié)構(gòu)層面在背面的形式的預(yù)層給予組件自凈能力，并在某些組件中起抗?jié)褡饔谩＿@一層普遍選用地鐵玻璃，也有采用聚丙烯的聚合物。由于某些廠家已注重生產(chǎn)抗?jié)耠姵兀蚨潘蓪γ芊獾囊?。這種結(jié)構(gòu)可采用軟硅樹脂密封和一層較硬的硅樹脂覆蓋層來改善自凈特性。對于結(jié)構(gòu)層在正面的形式，為了抗?jié)瘢趁鎸幼钇毡檫x用聚酯樹脂或聚氟乙烯。然而，所有的聚合物都有一點(diǎn)透濕性，為了解決這一問題，可在適當(dāng)?shù)木酆衔飳优c層之間嵌入薄的鋁箔或不銹鋼箔。如果背面是白色的，則利用零深度聚光效應(yīng)，可能在一定程度上增加組件的輸出。照射到組件電池之間區(qū)域的一些光將被背面層散射并且由玻璃板反射向組件工作區(qū)。這就增加了組件的輸出，尤其當(dāng)電池的裝配密度較低時(shí)更是這樣。組件設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要方面是電池之間的互聯(lián)系。為了備用，通常采用復(fù)合互聯(lián)條。這種互聯(lián)條增加了組建隊(duì)互聯(lián)失?。ㄓ捎诟g或疲勞）及電池?fù)p壞的承受能力。由于溫度膨脹系數(shù)及扭曲負(fù)荷不同，使互聯(lián)條產(chǎn)生周期性應(yīng)力。電池互聯(lián)條通常需要減應(yīng)力環(huán)。它可以防止熱循環(huán)和扭曲負(fù)荷的周期應(yīng)力引起的疲勞。為使效果最佳，互聯(lián)條厚度 t 應(yīng)當(dāng)很薄，而弓形高度應(yīng)有所考慮。 組件和電路設(shè)計(jì)太陽能電池很少單個(gè)是用，而是將具有相似特性的電池連接和封裝成組件，形成太陽能電池陣列的基本組體單元。因?yàn)閺膯蝹€(gè)單晶硅電池所能得到的最大電壓大約只有 600V，電池一般被串聯(lián)在一起以獲得所期望的電壓（Mack,1979） 。一般 36 個(gè)電池串聯(lián)在一起形成一個(gè)額定電壓為 12V 的充電系統(tǒng)。在峰值日照情況下（100mW/cm 2)，一個(gè)電池的最大電流的大約是30mA/cm2，電池因此并聯(lián)在一起以獲得預(yù)期的電流。 模板種類太陽能電池模板結(jié)構(gòu)具有代表性的太陽能電池模板，有超級直線型、玻璃包裝型和次直線型三種結(jié)構(gòu)。不管選擇哪一個(gè)結(jié)構(gòu)，所使用的材料都不同，但太陽能電池主要的構(gòu)成元素都包括表面保護(hù)材料、填充材料、背面保護(hù)材料和框架。表面保護(hù)材料主要使用強(qiáng)化玻璃、透明塑料和透明薄膜等；填充材料廣泛使用的是熱可塑性樹脂 EVA（ethylene vinyl acetate)，通常使用薄膜狀的，這種材料在 100℃前后時(shí)，會軟化并溶解，但加熱到 150℃左右時(shí)又會重新固化（架橋） ；內(nèi)部表面保護(hù)材料主要使用塑料薄膜（分單層和多層兩種） 、金屬板（鋁、涂層鋼板等） 、塑料板、強(qiáng)化玻璃等；框架使用的是輕便且對環(huán)境適應(yīng)性良好的鋁。超級直線結(jié)構(gòu)，表面一側(cè)用強(qiáng)化玻璃，背面用塑料薄膜（經(jīng)常使用的黑絲耐氣候條件好的氟系薄膜）進(jìn)行保護(hù)，具有良好的耐久性、可靠性。目前已實(shí)用化的太陽能電池的模板中，超級直線型結(jié)構(gòu)使用的最多。玻璃包裝型結(jié)構(gòu)，背面保護(hù)材料也使用強(qiáng)化玻璃，雖然比超強(qiáng)直線具有更高的可靠性，但其缺點(diǎn)是重量太重。次直線型結(jié)構(gòu)，太陽能電池片的背面使用的是鋁制板或者塑料板等，表面保護(hù)材料用透明薄膜，主要用于輕便攜帶的使用的太陽能電池模板。 第二章 模板影響因素 電池特性（1）相同特性的電池 在理想情況下，在組建中的電池會表現(xiàn)出來的特性，并且整個(gè)組建與單個(gè)電池的 IV 曲線應(yīng)具有相同的形狀，只是坐標(biāo)軸的尺度會有差別。因此對于 N個(gè)串聯(lián)和 M 個(gè)并聯(lián)起來的電池， (11)???????????????1expnkTNqVMIItoalOLtoal（2）非相同特性的電池 在實(shí)際情況中，所有電池都具有不同的特性，輸出最小的電池限制了整個(gè)組件的總輸出。組件中電池的最大輸出的總和與組件實(shí)際達(dá)到的最大輸出之間的差別就是失諧損耗。 圖 11 是失諧電池之間的并聯(lián)的示意圖。圖 12 和圖 13 說明了在這種情況下確定開路電壓和短路電流的方法。 圖 14 是失諧電池之間的串聯(lián)的示意圖。圖 15 和 16 說明了在這種情況下確定開路電壓和短路電流的方法。（3）非相同特性的電池組件 假如上面圖表的電池替換成電池組件、電池串、電池模板或者原電路，會出現(xiàn)相似的效果和曲線形狀。 來自于不同廠家的電池或組件，即使額定電流相同，仍可能具有不同的光諧響應(yīng)，從而導(dǎo)致失諧損耗問題的出現(xiàn)。V電 壓 相 同 電 池 2輸 出比 較 低 的 原 因 ：a 生 產(chǎn) 缺 陷 ； b 降 格 （ 例 如 ：開 裂 ） ；c 部 分 遮 擋1 2 I2I1I=I1+I2“好 ”電 池“壞 ”電 池合 并 輸 出圖 11 并聯(lián)的兩個(gè)失諧電池 圖 12 并聯(lián)的兩個(gè)失諧電池以及對電流的 影響（合并輸出曲線是通過對于電流每個(gè) 電壓值上的 I1 和 I2 求和得到的） VOC2 VOC總 Voc電 壓電 流0電 池 2電 池 1（ 繞 電 壓 軸 反 轉(zhuǎn) ） 12電 池 2輸 出 比 較 低 的 原 因 ：a 生 產(chǎn) 缺 陷 ； b 降 格 （ 例 如 :破 裂 ） ； c 部 分 遮 擋 （ 例 如 ： 樹 木、 建 筑 、 鳥 類 、 變 色 的 封 裝 材 料 等 ）I 電 流 相 同圖 13 計(jì)算并聯(lián)的失諧電池總 Voc 的 圖 14 串聯(lián)的兩個(gè)失諧電池簡便方法（其中一個(gè)電池的曲線繞電壓軸反轉(zhuǎn)，因此去現(xiàn)的交點(diǎn)（I 1+I2=0)）給出了并聯(lián)時(shí)的 VocV1V2壞 電 池電 壓電 流I 合 并 輸 出V=V1+V20 Isc2Isc1電 流電 壓總 Isc I電 池 1（ 繞 電 流軸 反 轉(zhuǎn) ）0圖 15 串聯(lián)的失諧電池以及對電壓的影響 圖 16 計(jì)算串聯(lián)失諧電池的總 Isc 的簡便（合并輸出曲線是通過對于每個(gè)電流值對 方法（交點(diǎn)處的電流表示串聯(lián)時(shí)的短路電應(yīng)的 V1 和 V2 求和得到的） 流（即 V1+V2=0） ） 熱點(diǎn)過熱 存在于組件里的失諧電池可導(dǎo)致某些電池在產(chǎn)生能量而某些電池在消耗能量。最壞的情況是，當(dāng)組件或者組件串被短路時(shí)，所有“好”電池的輸出都會消耗在“壞”電池上。圖 17 中的電池串里有一個(gè)“壞”電池。由“好”電池產(chǎn)生的電壓反偏“壞”電池，如圖 18 所示。 能量在“壞”電池上的消耗導(dǎo)致電池 PN 結(jié)的局部擊穿。在很小的區(qū)域會產(chǎn)生很大的能量消耗，導(dǎo)致了局部過熱，或者稱為“熱點(diǎn)” ，從而會導(dǎo)致電池或玻璃開裂、焊料熔化等破壞性的結(jié)果。電池也會發(fā)生同樣的問題，如圖 19所示。 n個(gè) “好 ”電 池 1個(gè) “壞 ”電 池（ 破 裂 、 遮 擋 、 鳥 糞 ） 圖 17 一個(gè)“壞”電池位于電池串中，減少了通過“好”電池的電流，往往導(dǎo)致這些“好”電池產(chǎn)生較高的電壓，使“壞”電池反偏++ 圖 18 電池串中的“壞”電池的反偏 圖 19 在一組電池中潛在的“熱（導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因是“好”