浅谈AR coating的角度透过率(IAM)对于光伏组件发电效能的影响

  • 2017年08月17日
  • 作者: 3M中国有限公司

    3M中国有限公司

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图1 光伏组件IAM随入射角变化曲线

图1 光伏组件IAM随入射角变化曲线

图2 空白玻璃及AR coating玻璃反射率随入射角变化曲线

图2 空白玻璃及AR coating玻璃反射率随入射角变化曲线

公式1和公式2

公式1和公式2

两块组件衰减后的功率数据及初始的EL数据

两块组件衰减后的功率数据及初始的EL数据

图3 Coating-3M 组件EL图像

图3 Coating-3M 组件EL图像

图4 Coating A组件EL图像

图4 Coating A组件EL图像

图5和图6

图5和图6

图7 双轴跟踪器(用以确定待测组件初始位置及改变组件俯仰角)

图7 双轴跟踪器(用以确定待测组件初始位置及改变组件俯仰角)

图8 实测不同角度短路电流及对比结果

图8 实测不同角度短路电流及对比结果

图9 不同AR coating IAM 测试结果

图9 不同AR coating IAM 测试结果

Coating 3M组件发电量模拟结果&Coating A组件发电量模拟结果

Coating 3M组件发电量模拟结果&Coating A组件发电量模拟结果

在光伏系统设计时,通常使用光伏组件的标称功率即STC测试条件下得到的功率测试结果来预测组件在户外的实际发电效能。然而,STC测试条件下使用太阳光模拟器得到的功率测试结果只考虑了很窄的入射角度窗口范围。如下图1所示,在大的入射角度下,由于光程的增加会造成反射增强进而降低发电量,因此,为了更为精确的预测光伏组件在户外实际使用过程的发电效能,测试光伏组件的角度透过率(IAM)显得尤为必要。

目前AR coating使用过程的主要关注点是其对于STC测试条件下对于CTM的改善,如果把AR coating对于光伏组件功率的影响放大到0-90度的入射角范围,会发现在大角度入射的情况下,AR coating的相对减反射效果要优于直射光条件下的减反射效果。且根据光的反射定律(参见配图公式1和公式2),这种减反射效果和AR coating的折射率相关,折射率越低,表现出来的减反射效果越好。

为了验证不同折射率AR coating对于在户外实际应用工况下光伏组件IAM的影响,根据IEC 61853-2 IAM测试户外试验部分,进行了不同折射率光伏组件的IAM测试,待测试光伏组件除了表面AR coating折射率的差异,其他材料严格一致,两块组件衰减后的功率数据及初始的EL数据。(详见配图)

将待测组件安装在双轴跟踪器上,在待测组件背面5个不同位置贴附热电偶以监控测试过程组件温度的变化(如图5示)。通过SOLYS 2确定太阳高度角以及太阳方位角,用以保证待测组件的初始位置和太阳正交垂直。改变双轴跟踪器的俯仰角,得到不同角度的Isc电流,计算得到不同折射率AR coating组件的IAM。了保证测试的准确性,在测试过程中要满足反射光的比例小于15%。实测不同角度的短路电流和IAM的测试结果参见图8,图9。由测试结果可以看出,使用Coaing-3M的组件在大角度入射的情况下,短路电流有明显优势,且其角度透过率(IAM)在大的入射角度下也明显优于是使用Coating-A的组件。

将所得IAM测试结果带入PV system软件中,以上海一个5.3kW系统为例,不同AR coating模拟发电效能结果参见如下。模拟结果显示,由于IAM的差异,使用Coating 3M组件相较使用Coating A组件的PR高0.6%。

综上所述,AR Coating的角度透射率(IAM)差异对于组件的实际发电效能有显著的影响,而这部分影响在标准测试条件(STC)下是没有办法测试得到的。为了更为精确的预测不同AR coating组件的实际发电效能,有必要对于使用不同AR coating的组件进行角度透过率(IAM)的测试。

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