太陽光発電モジュールのホットスポット効果の管理
太陽光発電モジュールのホットスポット効果は、いくつかの要因によって引き起こされる一般的な問題であり、それに応じた予防策を講じることができます。
ホットスポット効果の原因
- シェーディング: 太陽光発電モジュールのセルの一部が（葉、ほこり、鳥の糞などによって）影になっている場合、それらのセルは逆バイアス状態になり、電力を消費して局所的な温度上昇を引き起こす可能性があります。この蓄積された熱によってホットスポットが発生し、セルまたは封止材料が損傷する可能性があります。1118
- 内部欠陥: セル内部の欠陥やはんだ付け不良などの品質問題も、ホットスポット効果を引き起こす可能性があります。これらの問題により、動作中に異常に高い抵抗が発生し、消費電力の増加や局所的な加熱につながります。4
- モジュール設計の不備: 太陽電池モジュールの設計が不十分で、セルの間隔が狭い、配置が不適切などの場合は、日陰やホットスポットが発生する可能性があります。111819
ホットスポット効果の影響
- モジュールのパフォーマンスの低下: ホット スポット効果により、影になったセルの電力出力が大幅に低下し、太陽光発電モジュールの全体的なパフォーマンスに影響を及ぼします。実験データによると、ホット スポット効果によりピーク電力出力が約 10% 低下する可能性があります。2
- 安全上の危険: ホットスポット効果が長引くとモジュールの老朽化が加速し、火災を引き起こす可能性があり、太陽光発電所に安全上のリスクをもたらします。19
予防措置
- バイパスダイオードの取り付け
- 動作原理: 各セルストリングの両端にバイパスダイオードが並列に接続されており、遮光セルが逆バイアス状態になるとダイオードが導通し、遮光部を短絡して流れる電流を減らし、発熱を抑えます。123
- 効果検証: シミュレーションと実際のテストでは、バイパス ダイオードを設置すると、影になったセルの両側の電圧が大幅に低下し、過剰な電流の流れを防ぎ、ホット スポットの影響を効果的に制御できることが示されています。実験データによると、バイパス ダイオードを設置すると、電流が大幅に減少し、最大出力電力の低下は 5% を超えません。2
- 太陽光発電システムを慎重に設計する
- 配列間の間隔: 太陽光発電所を設計する際には、相互の影を避けるためにアレイ間の適切な間隔を設定することが重要です。23
- サポート高さ特に植物が生い茂っている場所では、サポート フレームの高さを適切に設計してください。植物が生い茂って日陰ができないように、定期的なメンテナンスが必要です。3
- 周辺環境: 太陽光発電所の設計および建設の際には、建物が太陽電池アレイに影を落とさないように周囲の環境を考慮してください。2
- 運用および保守管理
- 定期的な清掃: 定期的に太陽光発電モジュールの表面を清掃し、ほこりや汚れを除去してホットスポットの発生を減らします。23
- 障害検出: 赤外線検出と電気測定を使用して、太陽光発電モジュールの動作状態を定期的にチェックし、ホットスポットの問題を迅速に特定して対処します。赤外線検出は、ホットスポットを正確に観察し、自動レポート生成をサポートして、保守スタッフの意思決定を支援します。
- 革新的な予防戦略
- 直列抵抗器: セル ストリングに抵抗器を導入すると、ホット スポット セルが受ける逆電圧を共有できるため、電力損失と温度の両方が低減されます。設計された防止回路には、電圧コンパレータ、パワー MOSFET、ダイオード、電圧分割抵抗器が含まれており、ホット スポットの影響を効果的に制御します。7
- 太陽光発電アレイのトポロジーを最適化する互換性のある太陽電池モジュールを直列に接続したり、スイッチング回路を介してアレイのレイアウトを再構築するなど、太陽光発電アレイのトポロジを最適化することで、日陰によるホットスポットの影響を軽減できます。4
結論
ホットスポット効果を効果的に防止し、制御するには、多面的なアプローチが必要です。メーカーは、高品質のセルとモジュールを確保するために生産プロセスを厳密に管理する必要があります。ユーザーは、調達時に信頼できるセルメーカーを選択する必要があります。工場の設計では、日陰を避けるために合理的なレイアウトを確立する必要があります。また、メンテナンス管理中に定期的な清掃と監視を実施して、障害に迅速に対処する必要があります。
直列抵抗器や最適化された太陽光発電アレイトポロジーなどの革新的な戦略は、コストは高くなりますが、ホットスポット効果をより効果的に制御し、太陽光発電システムの発電効率と信頼性を高めることができます。
