溫度對太陽能電池組件的影響有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-18 16:49
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單塊太陽能電池組件通常由36片單體太陽能電池串聯(lián)組成。根據(jù)在西寧地區(qū)實(shí)地測量的結(jié)果，夏天時太陽能電池組件背表面溫度可以達(dá)到70℃，而此時的太陽能電池工作結(jié)溫可以達(dá)到100℃（額定參數(shù)標(biāo)定均在25℃條件下），此時該組件的開路電壓與額定值相比將降低約。
213×（100-25）×36=6210mv
峰值功率損失率約：
14%×（100-25）=30%
由此可以看出，硅太陽能電池工作在溫度較高情況下，開路電壓隨溫度的升高而大幅下降，同時導(dǎo)致充電工作點(diǎn)的嚴(yán)重偏移，易使系統(tǒng)充電不足而損壞；硅太陽能電池的輸出功率隨溫度的升高也大幅下降，致使太陽能電池組件不能充分發(fā)揮最大性能。
2、蓄電池的溫度特性
在獨(dú)立運(yùn)行的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是關(guān)鍵部件，其主要作用是存貯和調(diào)節(jié)電能。目前我國還沒有專門用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池，而是使用常規(guī)的鉛酸蓄電池，主要類型有：固定式鉛酸電池、工業(yè)型密封電池、小型密封電池、啟動型蓄電池等。溫度是影響蓄電池使用壽命的主要因素之一。
2.1、鉛酸蓄電池溫度特性的本質(zhì)
鉛酸蓄電池屬于化學(xué)電池，由極群組插入稀硫酸溶液中構(gòu)成，正極板為二氧化鉛，負(fù)極板為海綿狀鉛。放電時兩電極的有效物質(zhì)和硫酸反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U；充電時，又恢復(fù)為原來的鉛和二氧化鉛。所以當(dāng)電解液溫度高時（在允許的溫度范圍內(nèi)），離子運(yùn)動速度加快、獲得的動能增加，因此滲透力增強(qiáng)，從而使蓄電池內(nèi)阻減小、擴(kuò)散速度加快、電化反應(yīng)加強(qiáng)；當(dāng)電解液溫度下降時，滲透力降低，蓄電池內(nèi)阻增大、擴(kuò)散速度降低、電化反應(yīng)滯緩。
2.2、充電電壓與溫度的關(guān)系
蓄電池?zé)o論在浮充狀態(tài)或在循環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行，為了保證蓄電池的性能，都需要隨蓄電池的溫度變化來改變充電電壓，單體電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)為—（3～7）mv/℃。通常蓄電池在循環(huán)狀態(tài)使用時，單體電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)可取—4mv/℃；在浮充狀態(tài)使用時，單體電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)取—315mv/℃；在進(jìn)行均充時，單體電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)為—5mv/℃。
2.3、蓄電池容量與溫度的關(guān)系
蓄電池的運(yùn)行溫度對電池容量的影響較大，在不同的溫度范圍內(nèi)，溫度對容量的影響系數(shù)不一樣，在低溫時電池的容量隨溫度的升高而提高，然而過高的溫度也會對蓄電池產(chǎn)生不利的影響，從而導(dǎo)致蓄電池容量下降，壽命縮短。下表是某鉛酸蓄電池廠提供的在不同溫度條件下，蓄電池有效放電容量與額定容量的比率（額定容量是25℃時，蓄電池放電終止電壓118V的條件下電池的10小時放電容量）：
QQ20150212-21
蓄電池有效放電容量與額定容量的比率
另一方面由上表可以看出，鉛酸蓄電池不易長時間工作在較低溫度，比如-30℃時放電容量僅達(dá)到額定容量的30%,不能發(fā)揮蓄電池的最大效能。低溫應(yīng)用時應(yīng)考慮其它類型的蓄電池。
2.4、蓄電池壽命與溫度的關(guān)系
蓄電池的浮充壽命隨溫度的變化而變化，基本上是每升高10℃，浮充壽命減少約一半。高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會引起負(fù)極鈍化失效，溫度波動會加速鉛酸蓄電池內(nèi)部短路等等，這些都將影響蓄電池壽命。
2.5、自放電與溫度的關(guān)系
蓄電池的自放電除與制造材料、存貯時間有關(guān)外，溫度是影響電池自放電的主要因素，溫度越高，蓄電池自放電率越高。因此，蓄電池要避免在高溫環(huán)境下長期儲存。
3、結(jié)論
太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用的溫度影響，主要表現(xiàn)在太陽能電池和蓄電池的電性能隨溫度的變化而變化，從而影響整個光伏系統(tǒng)的發(fā)電性能，但是這些影響基本可以通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和充放電控制器的設(shè)計(jì)來改善。
3.1、通過合理設(shè)計(jì)和安裝太陽能電池組件來降低溫度影響
系統(tǒng)設(shè)計(jì)（尤其是存在太陽能電池組件串并聯(lián)組成太陽能方陣）時，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境的不同，適當(dāng)增加太陽能電池組件數(shù)量，以補(bǔ)償由溫度的升高而引起的電壓損失和功率損失，保證系統(tǒng)正常使用；同時在太陽電池組件的安裝應(yīng)充分考慮散熱問題，尤其是將太陽電池組件與建筑物相結(jié)合安裝時，應(yīng)留出足夠的散熱空間。
3.2、設(shè)計(jì)合理的太陽能光伏發(fā)電用充放電控制器
實(shí)現(xiàn)太陽能電池方陣最大功率跟蹤（MPPT）功能，來精確跟蹤工作電壓和功率波動，發(fā)揮太陽能電池最大效能。增加溫度補(bǔ)償功能，在不同的溫度條件下，自動調(diào)整蓄電池充電電壓和放電終止電壓，如果可能盡量根據(jù)蓄電池容量設(shè)置過放電控制，合理發(fā)揮蓄電池的性能。
3.3、設(shè)計(jì)合理的機(jī)房，盡量控制室內(nèi)溫度在合適的范圍內(nèi)
尤其在高寒地區(qū)應(yīng)采用被動式太陽能采暖房，盡量使蓄電池工作5℃～35℃的環(huán)境溫度下。
3.4、在太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用中，溫度除了影響太陽能電池和蓄電池的電性能外，在獨(dú)立光伏電站建設(shè)中，太陽房的施工、電線電纜的鋪設(shè)、陣列基礎(chǔ)的施工等都應(yīng)考慮溫度的影響。
