太陽(yáng)能板裝置內(nèi)的修復(fù)和/或缺損預(yù)防的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能領(lǐng)域，尤其涉及由光伏電池組成的太陽(yáng)能板裝置。本發(fā)明的應(yīng)用可預(yù)防和/或減少太陽(yáng)能板裝置內(nèi)的太陽(yáng)能板的老化，從而改善并長(zhǎng)期保持所述太陽(yáng)能板裝置的效率。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)基于光伏電池的太陽(yáng)能板裝置隨著時(shí)間的推移可能出現(xiàn)老化。太陽(yáng)能板裝置的能源輸出因老化會(huì)逐漸減少。太陽(yáng)能板的老化有不同的原因，如物理?yè)p傷、熱點(diǎn)、蝸牛小徑狀損傷、部件不匹配、起鱗、逆流、潛在的感應(yīng)老化(PID)及其他原因造成的缺損或狀態(tài)惡化，這些都會(huì)加速太陽(yáng)能板的老化。上述缺損廣泛存在于至少75%的太陽(yáng)能板裝置。
[0003]除了其他原因外，物理?yè)p傷可形成于太陽(yáng)能板制造過程中的失誤、運(yùn)輸過程中的損傷或太陽(yáng)能板不正確的安裝，以及外部環(huán)境因素如太陽(yáng)能板在使用過程中的天氣。更專注的操作可在很大程度上減少上述損傷，但不能完全防止。上述損傷一旦出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能板使用過程中進(jìn)一步損傷。
[0004]熱點(diǎn)出現(xiàn)在光伏電池位于遮陽(yáng)處或被損傷的太陽(yáng)能板上。這些光伏電池的電阻高于周邊被日照及未損傷的光伏電池，從而產(chǎn)生更高的電流。這些高電流也會(huì)通過具有高電阻的無(wú)日照和/或損傷的光伏電池并使其溫度升高。上述現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的損傷，同時(shí)還會(huì)造成上述太陽(yáng)能板周邊部件的損傷。
[0005]部件不匹配的問題與熱點(diǎn)相似，其原因是組成太陽(yáng)能板的光伏電池具有不同的特性。結(jié)果會(huì)導(dǎo)致某些光伏電池在使用過程中比其他光伏電池承受更高的荷載，從而出現(xiàn)損傷。
[0006]熱點(diǎn)和部件不匹配的問題可通過安裝一個(gè)與一定數(shù)量的光伏電池并聯(lián)的“分路”二極管來部分解決。當(dāng)某組光伏電池的電阻過高，來自其他光伏電池的電流將通過分路二極管，則無(wú)負(fù)載通過有損傷的電池。然而，這一保護(hù)性措施需要在太陽(yáng)板生產(chǎn)過程即實(shí)施，且無(wú)法對(duì)損傷的原因進(jìn)行糾正。
[0007]蝸牛小徑狀損傷為太陽(yáng)能板表面褪色后的褐條。這些褐條的寬度通常和手指相同，形狀類似于蝸牛小徑。這一缺損產(chǎn)生的原因最可能是光伏電池周邊的塑料材料和光伏電池上的導(dǎo)電網(wǎng)格發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這一缺損可通過在制造太陽(yáng)能板時(shí)采用不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的不同材料來避免。然而對(duì)于現(xiàn)有的太陽(yáng)能板裝置，這還不是個(gè)解決方案。
[0008]起鱗是太陽(yáng)能板不同保護(hù)層出現(xiàn)掉皮現(xiàn)象。除了其他原因外，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是外部條件如潮濕、溫度和日照的變化。改進(jìn)保護(hù)層可部分避免這一問題，但無(wú)法完全避免。起鱗的風(fēng)險(xiǎn)總是存在，一時(shí)出現(xiàn)將日益加重并引起進(jìn)一步的損傷。此外，保護(hù)層的改進(jìn)無(wú)法解決已經(jīng)在使用中的太陽(yáng)能板裝置的問題。
[0009]通常，來自太陽(yáng)能板的電流流向電網(wǎng)或電池。然而，電流也會(huì)流向另一方向，即從電網(wǎng)或電池流向太陽(yáng)能板。這種逆流會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能板負(fù)載且造成損傷?？赏ㄟ^安裝一個(gè)防止逆流的二極管來保護(hù)太陽(yáng)能板，但其僅對(duì)于某一擊穿電壓有效。
[0010]造成太陽(yáng)能板潛在感應(yīng)老化(PID)的原因是來自光伏電池半導(dǎo)體的電子流出到周邊結(jié)構(gòu)，如上部的玻璃板、下部支撐板、周邊保護(hù)層、安裝太陽(yáng)能板的框架或支撐結(jié)構(gòu)。這種流出的原因是光伏電池和上述結(jié)構(gòu)間的電壓過高。電子漏出會(huì)影響光伏電池內(nèi)半導(dǎo)體間的PN結(jié)，從而降低其功能。
[0011]專利W0 2012/168249 A2揭示了一種監(jiān)測(cè)光伏電池或光伏板制造過程中PID的方法。其涉及在光伏電池或光伏板的前面或背面放置一塊導(dǎo)電塑料板，并在其中間施加高于50伏的直流電壓(最高可到6500伏)。從而可測(cè)量光伏電池或光伏板在不同點(diǎn)的通電特性(電流電壓特性或ι-ν特性，并聯(lián)電阻)，以評(píng)估其質(zhì)量及適用性。這一監(jiān)測(cè)最好在受控制的溫度(85°C )和濕度(85% )條件下進(jìn)行。
[0012]專利W0 2012/168250 A1揭示一種類似的方法，其為了加快過程而分開成幾個(gè)步驟。在檢測(cè)的第一階段，功能良好的光伏電池很快被識(shí)別出來，這一階段很快就可完成；只有功能不佳的光伏電池才需要進(jìn)一步檢測(cè)opt1nally，regenerat1n以再次挑選。第一次檢測(cè)應(yīng)在控制的溫度(> 60°C，較佳85°C )及空氣濕度(> 60%，較佳85% )。進(jìn)一步的檢測(cè)可模擬白天和黑夜在不同的條件下進(jìn)行。施加的電壓為0V-100V。
[0013]上述方法的缺點(diǎn)在于其需要在光伏電池或光伏板的前面或背面放置一個(gè)特殊的感應(yīng)器。適合于所有型號(hào)和尺寸的太陽(yáng)能板的感應(yīng)器較難生產(chǎn)。上述方法的另一缺點(diǎn)是其需要在控制條件下進(jìn)行，因?yàn)椴贿m合于在工作環(huán)境中已安裝太陽(yáng)能板的檢測(cè)。
[0014]專利CN 102864439 A揭示一種制備防止PID效應(yīng)的防反射膜的方法。這種防反射膜可以防止太陽(yáng)能板內(nèi)的光伏電池的PID效應(yīng)，但一旦問題已經(jīng)出現(xiàn)，則沒有任何作用。這種防反射膜的另一缺損是不能適用于現(xiàn)有的太陽(yáng)能板。
[0015]檢測(cè)或預(yù)防太陽(yáng)能板的各種缺損的解決方案已經(jīng)存在。然而有些解決方案需要對(duì)太陽(yáng)能板本身進(jìn)行調(diào)整因此無(wú)法或很難應(yīng)用于現(xiàn)有的太陽(yáng)能板裝置。這些解決方案還要求對(duì)太陽(yáng)能板的制造工藝進(jìn)行修改從而增加生產(chǎn)成本。其他一些解決方案應(yīng)用于現(xiàn)有的太陽(yáng)能板裝置時(shí)需要大量的人工或不能直接擴(kuò)展應(yīng)用于所有類型的太陽(yáng)能板裝置。此外，這些解決方案大多用來檢測(cè)或預(yù)防缺損。沒有一個(gè)公知的解決方案既可以檢測(cè)又可以預(yù)防上述缺損，同時(shí)又可以修正缺損，從而修復(fù)太陽(yáng)能板。
[0016]本發(fā)明的目的之一是預(yù)防或至少減輕上述的一個(gè)或多個(gè)缺損，和/或提供總體改進(jìn)方案。
[0017]發(fā)明詳細(xì)描述
[0018]根據(jù)本發(fā)明，其提供一種檢測(cè)、修復(fù)和/或預(yù)防太陽(yáng)能板裝置內(nèi)太陽(yáng)能板缺損的儀器和方法。
[0019]這一目的通過一種檢測(cè)、修復(fù)和/或預(yù)防太陽(yáng)能板裝置的太陽(yáng)能板的方法實(shí)現(xiàn)，所述太陽(yáng)能板裝置包括:
[0020]-至少一個(gè)由至少一個(gè)光伏電池組成的太陽(yáng)能板，但較佳的選擇是由多個(gè)電連接的光伏電池組成，其中至少一個(gè)太陽(yáng)能板具有一個(gè)負(fù)極和一個(gè)正極，
[0021]至少一個(gè)安裝太陽(yáng)能板的支撐結(jié)構(gòu)，
[0022]其特征在于上述方法包括以下步驟:
[0023](a)至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)的第一極與至少一個(gè)電壓供應(yīng)相連接，
[0024](b)至少一個(gè)電壓供應(yīng)的第二極與至少一個(gè)太陽(yáng)能板的至少一極相連接，但較佳的選擇是與其兩極相連接，
[0025](c)在至少一個(gè)太陽(yáng)能板和至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)間提供至少一個(gè)修復(fù)電壓，并在特定的修復(fù)期限內(nèi)維持修復(fù)電壓，
[0026](d)在修復(fù)期限結(jié)束后，斷開至少一個(gè)太陽(yáng)能板與至少一個(gè)電壓供應(yīng)間的電連接，以及至少一個(gè)電壓和至少一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)間的電連接。
[0027]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過這種方法可以檢測(cè)、預(yù)防及修復(fù)太陽(yáng)能板上電壓導(dǎo)致或惡化的缺損。有些缺損可以完全修復(fù)。發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下使用電致發(fā)光的方法實(shí)現(xiàn)，電致發(fā)光現(xiàn)象是指材料在電流通過或供給電壓時(shí)會(huì)發(fā)光的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象也發(fā)生在功能良好的光伏電池上。當(dāng)光伏電池受損時(shí)，它們?cè)陔娭掳l(fā)光檢測(cè)中就不會(huì)發(fā)光或僅發(fā)出弱光。再對(duì)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法前后進(jìn)行對(duì)照比較時(shí)發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)前缺損的光伏電池不發(fā)光或僅發(fā)出弱光，而在檢測(cè)后光伏電池則發(fā)出完整的光。發(fā)明人對(duì)使用中現(xiàn)有的太陽(yáng)能板裝置也采用上述方法進(jìn)行檢測(cè)。在根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行檢測(cè)后，太陽(yáng)能板的能源輸出有顯著提高。
[0028]在檢測(cè)過程中，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法還可為太陽(yáng)能板裝置的太陽(yáng)能板的缺損修復(fù)和預(yù)防提供一種永久的解決方案，從而減輕太陽(yáng)能板的老化。
[0029]此外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法還適用于由不同品牌和型號(hào)組成的各種太陽(yáng)能板。
[0030]發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法可簡(jiǎn)單地適用于現(xiàn)有的太陽(yáng)