动态机械载荷测试前后光伏组件的效率对比

光伏(PV)模块在现场的使用寿命预计至少为20年。为了确保这一点，光伏组件的机械完整性非常重要，影响光伏模块效率的关键因素之一是其安装环境的外部气候条件的多样性。「美能光伏」动态机械载荷测试仪通过模拟环境不同的动态和静态机械载荷，测试光伏模块性能和影响，有助于提高光伏模块的可靠性和使用寿命。

机械负载测试是为了测试光伏模块在2400 Pa和5400 Pa均匀负载下的可靠性。根据IEC-61215标准，在光伏模块表面施加载荷3小时，在负载前后进行电致发光(EL)成像和太阳辐照测试，以表征负载对PV的性能和影响。

验证与测试

根据电池的类型(单晶和多晶)和母线的数量(3和4)对PV进行了区分和命名：单晶3母线(MT-3BB)、单晶4母线(MT-4BB)、多晶3母线(PT-3BB)和 多晶4母线(PT-4BB)。PV的重要额定规格如表所示：

压力(约5400 Pa)在不同母线数量和电池类型的PV前表面使用测试装置施加3小时。IEC标准，该压力等于PV整个使用寿命期间的模拟机械载荷。为了得到负载的平均效应，按照下图所示的方案，对每种型号的3个PV进行测试。

(a)光伏组件机械测试的方法(b)光伏组件的太阳辐照测试设计的电路图

对具有不同母线数量的单晶和多晶串联PV进行了测试，同步对比PV的机械完整性和电性能参数，如功率、效率、填充系数、 串联电阻等，并对施加负载前后的性能进行了比较。重要的电性能参数是通过太阳辐照测试确定的。使用下式计算施加负载前后的最大功率输出:

其中，“I”为PV输出的最大电流，“V”为太阳辐照测试时产生的最大电压。同理，PV的效率由下式确定：

式中“P”为给定太阳辐照度水平“E”时PV的最大功率输出。式中“A”为组件的总面积。在PV的整体性能中，另一个重要的电气参数是填充系数。填充因子由下式计算：

这里的“Voc”是开路电压，“Isc”是通过太阳辐照测试确定的短路电流。提供给电流流动的电阻也是PV可靠性的一个重要参数（PV串联电阻）由下式确定：

机械载荷负载前后PV的效率变化趋势

对于所有类型的PV，效率仍然大于15%。PT- 4BB模块的效率最小降低了9%，而MT-3BB模块的效率最大降低了20%。

不同类型光伏组件负载前后的功率和效率

不同类型PV的整体性能，填充系数和串联电阻分别如图所示。MT-4BB的填充系数最高，为82%±0. 65%，加载后填充系数为71%±4.03%。MT-3BB的填充系数最低，加载后后是60%±3.99%。

(a)填充系数 (b)负载前后不同型号光伏组件的串联电阻

组件的功率输出和效率由多种参数决定，包括接收的辐照量、使用的玻璃的反射率、制造的制造工艺以及组件的机械完整性。机械载荷对PT-3BB、MT-3BB和MT-4BB电性能的显著影响(p < 0.05)。然而，在PT-4BB模块的情况下，效果不太显著，这背后的原因在于太阳能电池的制造工艺不同。

综上所述，在生产流程的中引入并优化机械载荷模拟测试步骤。模拟组件可能遇到的各种极端环境载荷，如强风、积雪、覆冰等，确保组件在设计、生产阶段就能充分验证其在实际应用中的性能表现。不仅能提升产品的整体质量，还能增强产品的市场竞争力，为用户提供更加可靠、耐用的太阳能光伏组件。

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