晶体硅光伏组件在服役过程中功率损失的理论计算与数值模拟研究-董娴-中山大学

- 0 - 董 娴顺德中山大学太阳能研究院2018年12月· 威海 晶 体 硅 光 伏 组 件 在 服 役 过 程 中 功 率 损 失 的理 论 计 算 与 数 值 模 拟 研 究 - 1 - Xian DongShunDe SYSU Institute for Solar Energy, Sun Yat-sen UniversityDec 2018· Weihai Theoretical calculation and numerical simulation of power loss in crystalline silicon PV modules based on fielded degradation - 2 - Outline1. Background2. Loss analysis for solar cells and module process3. PoF based on fielded modules4. Reliability prediction model - 3 - Outline1. Background2. Loss analysis for solar cells and module process3. PoF based on fielded modules4. Reliability prediction model - 4 - 1. Background - 5 - Collaboration platformsØ State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and TechnologiesØ South China Branch of NERCRE (National Engineering Research Center of Renewable Energy)Ø Guangdong Provincial Key Laboratory of Photovoltaic TechnologiesØ Cooperation Base of CPVT (National Center of Supervision and Inspection on Solar Photovoltaic Products Quality) and Sun Yat-Sen UniversityØ Key Laboratory of Solar Energy of Education Department, Guangdong Province - 6 - Experimental PV systemsAccelerating testsStandards for assessment of module quality/PV systems Research 2） 规 定 的 环 境 和 使 用 条 件 （ defined condition);3） 规 定 的 任 务 和 功 能 （ defined task/function);4） 具 体 的 可 靠 性 指 标 （ detailed index). - 24 - 光伏组件在其漫长的寿命中将承受很多环境影响光照：太阳Irradiation: Sun温度：热，霜冻，昼夜循环Temperature: Heat, Frost, Diurnal cycle机械应力：风，雪载荷，冰雹冲击Mechanical stress: Wind,Snow load, Hail impact 大气：盐雾，灰尘，沙粒，污染、氧气Air : Salt, Dust, Sand, Pollution，Oxygen水分：露水，雨水，霜Moisture : Dew, Rain, Frost 湿度Humidity - 25 - 常规晶硅组件结构 典型区域A 区 电池正面中央区域（热/光）heat+lightB区 电池正面边沿及间隙（光/水气）light+moistureC区 电池背面中央区域（热/水汽）heat+moistureD区 电池背面边沿区域（水汽）moisture组件结构及典型区域划分 Module structure& Typical area - 26 - Distribution of 6 climates types in China （ From： GB/T 4797.1-2005 Environmental conditions appearing in nature of electric and electronic products-Temperature and humidity）xerothermic cold coldcold-warmIcold-warmII sub-humid heat hygrothermalwarmwarm SM55Solarex （ cold- xerothermic– cold-warm - warm- sub-humid heat - hygrothermal）BP270 - 27 - （ 注 ： Solarex组 件 于 2009年 被 挑 选 其 中 功 率 较 均 匀 的 144块 组 件 再 次 安 装 使 用 ； 西 门 子 组 件 共 2051块 ， 目 前挑 选 其 中 500块 进 行 STC条 件 下 的 测 试 ； SM75组 件 分 别 取 党 河 125块 大 风 山 112块 在 STC条 件 下 测 试 。 ） 品 牌 数 量 测 试 时 间 Pm Im Vm Isc Voc FFSolarex 144 2009 96 87.6 109.5 90.4 97.7 106.82014 94.6 86.2 109.9 88.8 98.8 106.82015 94.6 85.7 110.4 88.2 99.1 107.12016 93.5 85.3 109.7 87.7 93.5 107.2SM75 125（ 党 河 ） 2015 92.8 96.5 96.0 87.0 99.3 96.4 112（ 大 风 山 ） 2015 87.1 97.8 94.9 82.7 99.1 67.8Siemens Solar 500 2014 75.1 88 85.2 92.4 97.6 83不 同 运 行 环 境 下 不 同 的 衰 减 模 式 对 组 件 功 率 的 影 响 不 同Degradation rate of modules from different climates(STC/rated value) Poly moduleØGlass: 3.2mmØEVAØlaminatedØBacksheet: Tedlar onlyØSolar cell: thckness 425μm, size 101× 101mmØRated value： P=42.6Wp Voc=20.8V Isc=3.04A Vm=15.1V Im=2.82A Case1:Tracking degradation of Solarex modules method reference aged modulecrosslinking-degree exylene extraction 8 0 -9 0 7 3 (marginal part)light transmittance ultraviolet spectrophotometer 9 1 -9 3 8 0melting point DSC 6 2 -7 2 7 1heat of solidification DSC 5 0 .5 4VA content TGA 2 8 -3 3 3 3PH PH meter 5 .6 9 5 .0 9yellowness index colorimeter 0 .9 1 1 .5tensile strength Electronic Pull and Push Strength Caculator 1 8 3breakage elongation 8 0 0 6 9 7IR IR spectrophotometer - acetic acidEVA Analysis