태양광 모듈의 핫스팟 효과 관리
태양광 모듈의 핫스팟 효과는 여러 요인으로 인해 발생하는 일반적인 문제이며, 이에 대한 예방 조치를 취할 수 있습니다.
핫스팟 효과의 원인
- 농담: 태양광 모듈의 셀 일부가 그늘에 가려지면(잎, 먼지, 새 똥 등), 해당 셀은 역방향 바이어스 상태로 전환되어 전력을 소모하고 국부적인 온도 상승을 일으킬 수 있습니다. 이렇게 축적된 열은 핫스팟을 발생시켜 셀이나 캡슐화 재료를 손상시킬 수 있습니다.1118
- 내부 결함: 셀 내부의 품질 문제(예: 내부 결함 또는 납땜 불량)도 핫스팟 효과를 유발할 수 있습니다. 이러한 문제는 작동 중에 비정상적으로 높은 저항을 생성하여 전력 소비 증가 및 국부적 가열로 이어집니다.4
- 모듈 설계가 좋지 않음: 태양광 모듈의 설계가 부적절한 경우(예: 셀 간격이 좁거나 배열이 부적절한 경우) 그늘이 생기거나 핫스팟이 발생할 수 있습니다.111819
핫스팟 효과의 영향
- 모듈 성능 저하: 핫스팟 효과는 그늘진 셀의 전력 출력을 크게 줄여 태양광 모듈의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다. 실험 데이터에 따르면 핫스팟 효과는 피크 전력 출력을 약 10%까지 줄일 수 있습니다.2
- 안전 위험: 장시간 핫스팟 효과가 지속되면 모듈 노후화가 가속화되고 화재가 발생하여 태양광 발전소의 안전에 위험을 초래할 수 있습니다.19
예방 조치
- 바이패스 다이오드 설치
- 작동 원리: 바이패스 다이오드는 각 셀 스트링의 양쪽 끝에 병렬로 연결됩니다. 음영 처리된 셀이 역 바이어스 상태에 들어가면 다이오드가 전도되어 음영 처리된 부분을 단락시키고 흐르는 전류를 줄여 열 발생을 낮춥니다.123
- 효과 검증: 시뮬레이션과 실제 테스트에 따르면 바이패스 다이오드를 설치하면 음영 처리된 셀의 양쪽 전압을 상당히 줄여 과도한 전류 흐름을 방지하고 핫스팟 효과를 효과적으로 제어할 수 있습니다. 실험 데이터에 따르면 바이패스 다이오드를 설치하면 전류 감소가 상당하고 최대 출력 전력 저하가 5%를 초과하지 않습니다.2
- 신중하게 태양광 시스템을 설계하세요
- 배열 사이의 간격: 태양광 발전소를 설계할 때는 상호 그늘이 생기지 않도록 어레이 간에 적절한 간격을 설정하는 것이 필수적입니다.23
- 지지 높이: 특히 초목이 있는 지역에서는 지지 프레임의 높이를 적절히 설계합니다. 과도한 성장으로 인한 그늘을 방지하기 위해 정기적인 유지 관리가 필요합니다.3
- 주변 환경: 태양광 발전소를 설계하고 건설할 때, 건물이 태양광 패널에 그늘을 드리우지 않도록 주변 환경을 고려하세요.2
- 운영 및 유지 관리 관리
- 정기 청소: 태양광 모듈 표면을 정기적으로 청소하여 먼지와 이물질을 제거하고 핫스팟 발생을 줄이세요.23
- 오류 감지: 적외선 감지 및 전기 측정을 사용하여 태양광 모듈의 작동 상태를 정기적으로 점검하고 핫스팟 문제를 신속하게 식별하여 해결합니다. 적외선 감지는 핫스팟을 정확하게 관찰하고 자동 보고서 생성을 지원하여 유지 관리 직원의 의사 결정을 돕습니다.
- 혁신적인 예방 전략
- 직렬 저항기: 셀 스트링에 저항기를 도입하면 핫스팟 셀이 경험하는 역전압을 공유하여 전력 손실과 온도를 모두 줄일 수 있습니다. 설계된 방지 회로에는 전압 비교기, 전력 MOSFET, 다이오드 및 전압 분배기 저항기가 포함되어 핫스팟 효과를 효과적으로 제어합니다.7
- 태양광 배열 토폴로지 최적화: 호환 가능한 태양광 모듈을 직렬로 연결하거나 스위칭 회로를 통해 어레이 레이아웃을 재구성하는 등 태양광 어레이의 토폴로지를 최적화하면 음영 핫스팟 효과를 완화할 수 있습니다.4
결론
핫스팟 효과를 효과적으로 방지하고 제어하려면 다각적인 접근 방식이 필요합니다. 제조업체는 고품질 셀과 모듈을 보장하기 위해 생산 공정을 엄격하게 관리해야 합니다. 사용자는 조달 시 신뢰할 수 있는 셀 제조업체를 선택해야 합니다. 음영을 피하기 위해 플랜트 설계에 합리적인 레이아웃을 확립해야 합니다. 유지 관리 관리 시 정기적인 청소 및 모니터링을 수행하여 오류를 신속하게 해결해야 합니다.
직렬 저항기나 최적화된 태양광 어레이 토폴로지와 같은 혁신적인 전략은 비용이 더 많이 들지만 핫스팟 효과를 더 효과적으로 제어하여 태양광 시스템의 발전 효율과 안정성을 향상시킵니다.
