低电阻率硅片组件热斑问题研究【字数：9421】
指导教师 吕俊 陈诚 摘 要太阳能在我们日常生活中得到越来越广泛的应用，我们也越来越重视影响它性能和寿命的因素，热斑效应就是其中一个。文章通过对单晶硅太阳能电池及组件的原理的了解，进一步对低电阻率单晶硅片的应用进行掌握；对单晶硅太阳能电池组件发生热斑现象和产生热斑现象的原因进行了解，从而进一步对单晶硅太阳能电池组件的一个热斑测试技术进行掌握；对太阳能电池组件中热斑的规律进行了解后，来对太阳能电池组件热斑现象进行一个实际的操作测试；最终分析太阳能电池组件产生热斑的危害性，对热斑现象采取的一系列措施。
目 录
第一章 绪论 2
1.1研究背景 2
1.2课题研究的意义 2
第二章 光伏组件与热斑分析 4
2.1光伏组件原理与特性 4
2.2热斑概念 5
2.3热斑效应特性分析 6
2.4 热斑效应的危害 8
第三章 实验过程与结果 9
3.1 实验引入 9
3.2实验过程 9
3.3 实验数据与分析 10
第四章 低电阻率硅片热斑效应的防护措施 11
4.1组件生产过程控制 11
4.2现场施工过程控制 13
4.3运行维护措施 13
结论 15
致谢 16
参考文献 18
第一章 绪论
1.1研究背景
如今科学技术的发展十分的迅速，能源对人类来说越来越重要。根据国际形势的变化发展，我们可以看出一些不可再生资源例如：煤、石油、天然气等对世界经济的格局变化有着重大的影响。影响我们可持续发展的最大的因素就是能源危机，不可再生资源产生的废气（CO2 和 SO2）导致了严重的环境污染和温室效应，这使得人类生存的环境越来越差[2]。由于“能源危机”和“环境污染”这两大问题面临的形势已经非常严重了，所以我们开始利用取之不尽、用之不竭的太阳能。在目前太阳能发电所需要的电池很多种类，但是这些电池的制造过程比较的复杂或者说材料比较的缺稀，所以我们目前所用的最多的就是晶硅太阳能电池组件[3] *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
。光伏产业以良好的面貌快速成长是从90年代开始的，特别是2004年之后，每年的增长速度超过了40%，这完全是借助于德国对光伏产业的拉动和促进。太阳能发电将一步步成为未来能源的主体地位[3]。许多世界权威机构都预测在不久的未来，光伏发电量占总发电量的比例将一步步地提升，这些世界权威机构预测的一致性更加突出了可再生能源替代化石燃料的紧张性和未来光伏发电的重要位置。
1.2课题研究的意义
在得到国家和政府的鼓励下，新能源得到了一个广泛的应用尤其是太阳能，使得太阳能产业大幅度的发展。我国太阳能资源的储量是非常丰富的，基本上所有的区域都是高太阳能资源区域，除去贵州高原地区外。光伏发电是目前发展最快的高新技术产业，它给我们带来社会和经济的效益，但与此同时也带来了许多问题。当前，我们所面对的主要问题就是成本的控制问题[4]。太阳能组件也就是光伏组件是将太阳能转换成电能的主要器件，制造太阳能组件的成本现在是非常高的，因为晶硅体的材料和技术都有限，并且他们之间的转换效率非常的低。我们要是想直接通过降低其自身的成本，提高他们之间的转换效率来控制成本，这个任务在短期内是无法实现的，所以我们只能通过间接的方式来控制这个成本，比如说延长组件使用的寿命，然而影响组件寿命的主要是因素就是组件出现的热斑现象。由于太阳能组件出现的热斑现象，这不仅仅影响组件的输出功率，更会引发一系列的安全问题[5]。2005年的时候，欧洲的某一个大型的光伏厂，因为组件中的热斑问题，从而导致整个厂发生大火，严重的损耗了经济。所以，由此我们可以看出，研究组件的热斑问题对现在人们的生活都是有着重要意义的。
第二章 光伏组件与热斑分析
2.1光伏组件原理与特性
太阳能发电系统的核心的部位也就是说太阳能发电系统的最重要的部位就是光伏组件。单体的太阳能电池是不能够直接把它当做电源来使用的，必须要把许多个单体电池进行串联或者并联成一个组件，这样子才能正常的当做电源来使用。光伏组件的作用就是将太阳能转换为电能，并且将这些电能运输到蓄电池中储存起来。太阳能电池的工作原理就是半导体PN 结的光生伏效应，当太阳光照射在PN结上时，就会产生电子空穴对。在内建电场的作用下，电子就流向N区，空穴就流向P区，接通电路后就会产生电流。
光伏组件的一个输出特性就是指组件吸收了太阳能之后能够将这些太阳能转换为多少的电能。光伏组件的输出特性就是一个非常复杂的性质，它与很多因素都有关系，比如：电池本身，光照的强度还有电路性质等等。我们只有了解和掌握了影响太阳能转换为电能效率的因素，才能更好的利用好太阳能，使得其发挥最大的功能。在一系列的测试下，我们知道了光伏组件的输出功率与很多都存在着关系，比如说输出电流电压、外接电阻等[6]。我们通过一系列的数据分析，找到了当输出功率为最大值时的外接电阻值。我们还改变光照强度企图来探索光照强度与最大输出功率之间的关系，经过测量我们发现光照强度与最大输出功率是无关的。
低电阻率硅片组件掺杂的硼元素（B）偏多，或者说低电阻率硅片组件本身所含的金属杂质比较多。如果掺杂的硼元素（B）偏多，那么就会导致开路电压比较低，短路电流比较高，转换效率不好说。要是所含的金属杂质比较多，那么他的开路电压比较低，短路电流也比较多，那么转换效率也一定低。当然，低电阻率掺杂的杂质越多，硅片就越容易产生缺陷，形成漏点，导致热斑问题的发生。
人类利用好光伏发电，这能够帮助我们有效的缓解能源危机的问题、解决环境污染的问题，这是我们最快捷有效的一个方法。在实际的运用中，会出现一个不可避免的问题就是组件的阴影遮蔽，阴影遮蔽会导致功率的损失，并且会使得组件局部发热，从而产生安全问题，这就是我们所说的热斑效应。我们对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨[7]。
目 录
第一章 绪论 2
1.1研究背景 2
1.2课题研究的意义 2
第二章 光伏组件与热斑分析 4
2.1光伏组件原理与特性 4
2.2热斑概念 5
2.3热斑效应特性分析 6
2.4 热斑效应的危害 8
第三章 实验过程与结果 9
3.1 实验引入 9
3.2实验过程 9
3.3 实验数据与分析 10
第四章 低电阻率硅片热斑效应的防护措施 11
4.1组件生产过程控制 11
4.2现场施工过程控制 13
4.3运行维护措施 13
结论 15
致谢 16
参考文献 18
第一章 绪论
1.1研究背景
如今科学技术的发展十分的迅速，能源对人类来说越来越重要。根据国际形势的变化发展，我们可以看出一些不可再生资源例如：煤、石油、天然气等对世界经济的格局变化有着重大的影响。影响我们可持续发展的最大的因素就是能源危机，不可再生资源产生的废气（CO2 和 SO2）导致了严重的环境污染和温室效应，这使得人类生存的环境越来越差[2]。由于“能源危机”和“环境污染”这两大问题面临的形势已经非常严重了，所以我们开始利用取之不尽、用之不竭的太阳能。在目前太阳能发电所需要的电池很多种类，但是这些电池的制造过程比较的复杂或者说材料比较的缺稀，所以我们目前所用的最多的就是晶硅太阳能电池组件[3] *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
。光伏产业以良好的面貌快速成长是从90年代开始的，特别是2004年之后，每年的增长速度超过了40%，这完全是借助于德国对光伏产业的拉动和促进。太阳能发电将一步步成为未来能源的主体地位[3]。许多世界权威机构都预测在不久的未来，光伏发电量占总发电量的比例将一步步地提升，这些世界权威机构预测的一致性更加突出了可再生能源替代化石燃料的紧张性和未来光伏发电的重要位置。
1.2课题研究的意义
在得到国家和政府的鼓励下，新能源得到了一个广泛的应用尤其是太阳能，使得太阳能产业大幅度的发展。我国太阳能资源的储量是非常丰富的，基本上所有的区域都是高太阳能资源区域，除去贵州高原地区外。光伏发电是目前发展最快的高新技术产业，它给我们带来社会和经济的效益，但与此同时也带来了许多问题。当前，我们所面对的主要问题就是成本的控制问题[4]。太阳能组件也就是光伏组件是将太阳能转换成电能的主要器件，制造太阳能组件的成本现在是非常高的，因为晶硅体的材料和技术都有限，并且他们之间的转换效率非常的低。我们要是想直接通过降低其自身的成本，提高他们之间的转换效率来控制成本，这个任务在短期内是无法实现的，所以我们只能通过间接的方式来控制这个成本，比如说延长组件使用的寿命，然而影响组件寿命的主要是因素就是组件出现的热斑现象。由于太阳能组件出现的热斑现象，这不仅仅影响组件的输出功率，更会引发一系列的安全问题[5]。2005年的时候，欧洲的某一个大型的光伏厂，因为组件中的热斑问题，从而导致整个厂发生大火，严重的损耗了经济。所以，由此我们可以看出，研究组件的热斑问题对现在人们的生活都是有着重要意义的。
第二章 光伏组件与热斑分析
2.1光伏组件原理与特性
太阳能发电系统的核心的部位也就是说太阳能发电系统的最重要的部位就是光伏组件。单体的太阳能电池是不能够直接把它当做电源来使用的，必须要把许多个单体电池进行串联或者并联成一个组件，这样子才能正常的当做电源来使用。光伏组件的作用就是将太阳能转换为电能，并且将这些电能运输到蓄电池中储存起来。太阳能电池的工作原理就是半导体PN 结的光生伏效应，当太阳光照射在PN结上时，就会产生电子空穴对。在内建电场的作用下，电子就流向N区，空穴就流向P区，接通电路后就会产生电流。
光伏组件的一个输出特性就是指组件吸收了太阳能之后能够将这些太阳能转换为多少的电能。光伏组件的输出特性就是一个非常复杂的性质，它与很多因素都有关系，比如：电池本身，光照的强度还有电路性质等等。我们只有了解和掌握了影响太阳能转换为电能效率的因素，才能更好的利用好太阳能，使得其发挥最大的功能。在一系列的测试下，我们知道了光伏组件的输出功率与很多都存在着关系，比如说输出电流电压、外接电阻等[6]。我们通过一系列的数据分析，找到了当输出功率为最大值时的外接电阻值。我们还改变光照强度企图来探索光照强度与最大输出功率之间的关系，经过测量我们发现光照强度与最大输出功率是无关的。
低电阻率硅片组件掺杂的硼元素（B）偏多，或者说低电阻率硅片组件本身所含的金属杂质比较多。如果掺杂的硼元素（B）偏多，那么就会导致开路电压比较低，短路电流比较高，转换效率不好说。要是所含的金属杂质比较多，那么他的开路电压比较低，短路电流也比较多，那么转换效率也一定低。当然，低电阻率掺杂的杂质越多，硅片就越容易产生缺陷，形成漏点，导致热斑问题的发生。
人类利用好光伏发电，这能够帮助我们有效的缓解能源危机的问题、解决环境污染的问题，这是我们最快捷有效的一个方法。在实际的运用中，会出现一个不可避免的问题就是组件的阴影遮蔽，阴影遮蔽会导致功率的损失，并且会使得组件局部发热，从而产生安全问题，这就是我们所说的热斑效应。我们对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨[7]。
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