來(lái)自中國(guó)和意大利的一組研究人員測(cè)試了不同傾斜角度對(duì)光伏組件熱故障的影響。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)傾斜角度超過(guò)30度時(shí)，故障時(shí)間會(huì)增加。

科學(xué)家們使用均勻輻射板和傾斜板實(shí)驗(yàn)裝置，追蹤玻璃熱破損、表面溫度、入射熱通量和故障特征。他們還在有限元法 (FEM) 模型中模擬了該裝置，測(cè)量了平均誤差。

“光伏組件由玻璃制成，玻璃是一種易碎材料，遇火可能很快破裂或脫落。由于玻璃破裂，光伏板的可燃材料會(huì)直接受到火輻射并接觸氧氣，從而導(dǎo)致光伏系統(tǒng)故障。更重要的是，一旦光伏組件中的玻璃破裂并脫落，光伏立面的裸露部分可能會(huì)變成大面積的可燃表面，”該組織表示。“盡管光伏板用途廣泛且具有相關(guān)性，但尚未測(cè)試其在不同傾斜角度下的性能。”

該團(tuán)隊(duì)使用 600 毫米 x 600 毫米的丙烷燃燒輻射板作為均勻熱源。團(tuán)隊(duì)在其上放置了一個(gè)由鍍鋅鋼框架制成的光伏安裝裝置，該裝置可承受高達(dá) 1,200 攝氏度的溫度。他們?cè)谄渲蟹胖昧?300 毫米 x 300 毫米的單晶硅光伏板，包括 3.2 毫米厚的退火非鋼化玻璃層?？偣矞y(cè)試了 15 塊面板，每 3 塊分別用于 0°、15°、30°、45° 和 60° 的傾斜場(chǎng)景。

分析表明，當(dāng)光伏板受到熱輻射時(shí)，玻璃裂紋通常萌生在受火面最大溫差的邊緣處;同時(shí)還表明，由于光伏板底部存在匯聚帶，當(dāng)傾角大于45°時(shí)，裂紋更容易在那里萌生，而不是在板邊緣處。

此外，在玻璃層和太陽(yáng)能電池層之間以及背板和太陽(yáng)能電池層之間還發(fā)現(xiàn)了可燃?xì)怏w氣泡，科學(xué)家表示，這些氣泡可能會(huì)被電火花或真實(shí)的火災(zāi)點(diǎn)燃。

此外，測(cè)量結(jié)果還顯示，當(dāng)光伏電池板傾斜角度從0°到60°時(shí)，其首次故障的平均時(shí)間呈增加趨勢(shì)，具體而言，在傾斜角度為0°、15°、30°、45°和60°時(shí)，首次故障的平均時(shí)間分別為36秒、33秒、40秒、62秒和71秒。

“當(dāng)光伏板傾斜超過(guò) 30 攝氏度時(shí)，失效時(shí)間會(huì)顯著增加，這是光伏板熱失效的臨界傾斜角，”學(xué)者們說(shuō)。“雖然不同情況下的失效時(shí)間不同，但臨界溫差很接近，范圍從 61 到 84 攝氏度，大多數(shù)開(kāi)裂發(fā)生在 8-15 千瓦/平方米范圍內(nèi)。”

隨后，該團(tuán)隊(duì)在 Abaqus 軟件下開(kāi)發(fā)了該系統(tǒng)的數(shù)值 FEM 模型，將模擬時(shí)間限制為 100 秒，因?yàn)椴ＡУ牡谝淮纹屏褢?yīng)該發(fā)生在這段時(shí)間內(nèi)。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，F(xiàn)EM 模型的溫度分布平均誤差為 13.5%，首次失效時(shí)間平均誤差小于 15%。

科學(xué)家們總結(jié)道：“考慮到乙烯-醋酸乙烯酯 (EVA) 氣泡和泰德拉聚酯-泰德拉 (TPT) 膨脹帶來(lái)的困難，這一一致性表明熱模型可以預(yù)測(cè)光伏板的溫度場(chǎng)。”“三層升溫假設(shè)被證明適用于傾角較大的情況。”

研究結(jié)果發(fā)表在《國(guó)際熱科學(xué)雜志》上的《均勻熱負(fù)荷下不同傾斜度光伏板的性能》一文中。這項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和意大利的里雅斯特大學(xué)的科學(xué)家完成。