作者：Will White，福祿克太陽能產(chǎn)品應(yīng)用專家
在光伏(PV)組件測試領(lǐng)域，常使用兩種方法來評估太陽能電池板的性能和健康：I-V曲線繪制和開路電壓(Voc)/短路電流(Isc)測試。雖然這兩種方法都能提供有價值的見解，但其在診斷能力和提供信息的深度方面存在顯著差異。
技術(shù)人員使用Fluke PVA-1500系列光伏分析儀在太陽能發(fā)電廠進行詳細的I-V曲線繪制，從而實現(xiàn)光伏組件性能的精確診斷和優(yōu)化。
在光伏分析過程中，有時還會用到工作電流(Iop)測試。(Iop為光伏系統(tǒng)正常發(fā)電時光伏組串的工作電流)。在本文中，我們將討論兩種主要的光伏測試類型及其優(yōu)缺點。
開路電壓和短路電流測試
開路電壓(Voc)和短路電流測試(Isc)是一種直接測量I-V曲線端點處太陽能電池組件的電壓和電流的方法。Voc在組件未連接任何負載時測得，而Isc則在組件端子短路時測得。
上述測試提供組件最大電壓和電流能力的相關(guān)基本信息。然而，它們并不能讓我們深入了解實際工作條件下的性能。
I-V 曲線繪制
I-V曲線繪制測量太陽能電池組件在不同負載下的電流(I)和電壓(V)特性。這種方法可生成詳細的I-V曲線，以圖形方式顯示組件在整個工作范圍內(nèi)的性能。
通過分析曲線，技術(shù)人員可以識別各種異常，以指示組件或光伏電路中存在特定類別的問題。每種異常都會降低電池組串所能產(chǎn)生的最大功率。
I-V曲線的六種異常情況
進行I-V曲線測試時，必須注意異常情況。它們可以揭示電流不匹配和影響電池組串的潛在問題——Voc和Isc測試可能無法提供這些信息。例如，損壞的電池和遮擋陰影會導(dǎo)致電流異常。
以下是六種常見的異常類型：
- 階躍或缺口：: 通常是由局部遮擋、碎片或組件上不均勻的污垢造成的，但也可能是由單個太陽能電池的問題造成的。它們在I-V曲線上表現(xiàn)為明顯的階躍或缺口，指示某些電池組性能不佳。I-V曲線繪制可檢測出上述階躍，為故障診斷和排除提供依據(jù)，而Voc和Isc測試則無法顯示上述階躍曲線。
- 低電流：: 這種異常情況可能是由于均勻的污垢、組件行間陰影遮擋或電池轉(zhuǎn)換效率降低造成的，在I-V曲線上表現(xiàn)為電流低于預(yù)期。I-V曲線繪制和Isc測試都可以發(fā)現(xiàn)低電流問題。
- 低電壓：: 低電壓的原因包括旁路二極管短路、組件缺失或電勢誘導(dǎo)衰減(PID)效應(yīng)，表現(xiàn)為I-V曲線寬度變小(Voc值降低)。I-V曲線繪制可提供有價值的診斷見解，有助于了解Voc值偏低的可能原因，并能準(zhǔn)確識別PID情況。Voc測試也能夠發(fā)現(xiàn)低電壓問題。
- 圓拐點：: I-V曲線上的圓拐點表示從最大功率點逐漸過渡到開路電壓，通常是由于串聯(lián)電阻增加或電池連接退化造成的。這種異常情況可以通過I-V曲線繪制來檢測，但Voc和Isc測試無法檢測出來。
- 垂直段淺坡：: 這種異常情況通常是由于組件內(nèi)的串聯(lián)電阻增加造成的，如電池間的連接斷裂、連接處腐蝕或外部接線電阻增加。這導(dǎo)致I-V曲線的垂直段陡度變緩。串聯(lián)電阻過高不會影響Isc或Voc，因此I-V曲線繪制可以發(fā)現(xiàn)上述問題，但Voc和Isc測試卻不能。
- 水平段陡坡(更陡)：: 對于較新的光伏(PV)陣列，這種異常情況可能是由特定模式的遮擋或污垢造成的；而對于老舊的光伏(PV)陣列，這種異常情況可能是由電池的分流電阻降低造成的，這是一種退化效應(yīng)，也是PID效應(yīng)造成的一種異常情況，表現(xiàn)為I-V曲線的水平段具有較陡的斜率。I-V曲線繪制可檢測出這一問題，而Voc和Isc測試則無法檢測出該問題。
I-V曲線測試提供最全面的結(jié)果
開路電壓和短路電流測試提供太陽能電池組件最大電壓和電流的基本信息，而I-V曲線繪制可提供實際工作條件下電池組件性能的全面分析，還為診斷和排除性能問題提供有價值的診斷信息。
I-V曲線繪制可檢測到諸如階躍或缺口、低電流、低電壓、圓拐點、垂直段坡度變緩和水平段坡度變陡等問題。測試電壓和電流時，僅測量I-V曲線的端點，因此這種測試只能測量到電流或電壓降低。因此，I-V曲線繪制是全面評估光伏組件健康和性能的首選方法。
通過I-V曲線繪制，技術(shù)人員可以更詳細地調(diào)試新安裝的光伏陣列，并確保在維護太陽能組件時進行更準(zhǔn)確的診斷，從而提高光伏系統(tǒng)的效率，延長其使用壽命。
作者簡介
自2022年以來，Will White一直擔(dān)任福祿克太陽能產(chǎn)品應(yīng)用專家一職，為I-V曲線繪圖儀、電氣儀表和熱像儀等可再生能源測試設(shè)備提供支持。Will擁有近二十年的太陽能行業(yè)經(jīng)驗，其專業(yè)領(lǐng)域涵蓋住宅和小型商業(yè)光伏(PV)系統(tǒng)、能源儲存和風(fēng)力發(fā)電。他是NABCEP認證的光伏安裝專家，也是一位經(jīng)驗豐富的太陽能知識教育工作者，曾為國際太陽能學(xué)會(SEI)開發(fā)和教授課程。
