一、什么是“熱斑效應”？

相信大多數(shù)光伏從業(yè)者都聽說過“熱斑效應”及其危害的宣傳。常見的資料對

熱斑效應解釋為：

在一定條件下，光伏系統(tǒng)中的部分電池會被周圍其它物體所遮擋，造成局部陰影，

這將引起被遮擋某些電池發(fā)熱，產生所謂“熱斑”現(xiàn)象。

但上述解釋還不夠完整，局部遮擋只是形成熱斑的原因之一，另外一個原因

是電池本身的缺陷。因此，比較準確的定義應該是：

熱斑是互相連接（主要是串聯(lián)方式）的電池工作在不同的條件下或者沒有相同的

性能造成的，它的本質原因是電池之間的失配（對于光伏系統(tǒng)來說，組件之間的

失配原理和此相同）。

換句話說，熱斑產生的原理是：

一個串聯(lián)電路中，電池由于某些原因，導致其所表現(xiàn)出的工作狀態(tài)不一致。這些

原因包括遮擋（如周圍物體的陰影、落葉、鳥糞等）導致部分電池所表現(xiàn)出的性

能和其它電池）不同，或者是電池本身的性能就不同（比較嚴重的情況是部分電

池存在明顯缺陷）。

事實上，電池之間性能完全一致的可能性是很小的。因此，從嚴格意義上來

說，熱斑效應是一種正?，F(xiàn)象。

有權威檢測機構基于大量數(shù)據(jù)積累和資料調研表明，在輻照度大于

800W/m2時，熱斑最高溫度與組件平均溫度之間的溫度差值小于10度是可以接

受的；如果少數(shù)組件存在溫差超過10℃的情況，只要這個比例不超過5%，系統(tǒng)

功率輸出正常，也是可以接受的（例如組件上有直徑3-125px的鳥糞，組件邊

緣有塵土積聚，輕微焊接問題，電池片輕微缺陷，蓋板部分玻璃臟污等）。

二、“熱斑效應”的產生機理

那么產生熱斑的基本機理是什么呢？

圖1：理想太陽能電池和非理想太陽能電池比較

圖1所示是太陽電池的完整工作曲線，圖中：

第一象限：是我們常見的電池發(fā)電時的IV曲線；

第二象限：代表給太陽電池加反向偏壓時，電池由發(fā)電變?yōu)楹碾姡ǚ纸琰c是

縱軸短路電流處）；

第四象限：代表給太陽電池加正向偏壓，正向電壓產生的電流方向是從P

區(qū)流向N區(qū)，和光生電流方向相反，所以當正向偏壓大于電池的開路電壓時，

電流反向，電池由發(fā)電變?yōu)楹碾姡ǚ纸琰c是橫軸開路電壓處）。

光伏系統(tǒng)中常見的熱斑現(xiàn)象是因為電池的工作點位于第二象限！

從圖1中很容易看出，反向偏壓越大，流經(jīng)電池的電流就越大（此電流雖

和光生電流方向一致，但其大小已超過了電池的短路電流，本質是由其它電池所

貢獻），電池消耗的能量就越多，電池溫度就會越高，可能會導致焊帶熔斷、

EVA黃變、背板鼓包燒穿等不可恢復的后果，嚴重影響系統(tǒng)的壽命和發(fā)電能力，

更嚴重者能引起火災等災難性后果。

同時，也不難看出，如果電池工作在第一象限，那么它依舊充當發(fā)電的作用，

而不是成為負載耗電。

上述描述很難理解？不妨這樣假設，在公路上行駛的汽車，如果有一輛出現(xiàn)

了問題，速度比別的車輛低很多，那么它就會整個交通產生障礙，其它車輛為了

較快速度通過，必須推著問題車輛行駛，使問題車輛速度超過它的最高速度，但

同時，完好車輛的行駛速度也會比正常速度要小，此時，問題車輛就是負載。

但如果路況不佳或受天氣影響，所有車輛都要保持在較低的速度運行，那么

問題車輛就不會對整體交通造成影響，但此時整體運輸效率較低。

因此，即使存在陰影遮擋或電池性能缺陷，該部分電池也不一定就是負載，

不一定就會發(fā)生熱斑效應，要看電池所處的工作狀態(tài)。即便發(fā)生了熱斑效應，其

嚴重程度也和多個因素有關，例如出現(xiàn)鳥糞之類的遮擋，系統(tǒng)只是會損失部分功

率，為避免產生過大的反向偏壓，現(xiàn)在的晶硅組件一般都會有兩個或三個并聯(lián)二

極管，防止出現(xiàn)熱斑的電池片溫度過高，因為熱斑發(fā)生溫度過高甚至造成火災的

情況是很少的，這種情況下也是因為部分電池的性能存在嚴重缺陷，造成局部電

流過高導致。

三、小結

嚴格意義的熱斑效應是正常現(xiàn)象。我們既不必談“熱斑”變，認為有熱斑就

會產生火災；但也不該忽略它造成的不良影響，應盡可能減小或減弱熱斑產生的

可能性。

近年來，關于避免“熱斑效應”相關的研究也有很多。

組件生產段的措施有：控制電池的逆電流、控制電池內部的雜質、組件采用

并聯(lián)二極管保護等。

應用端的措施有：采用性能一致性好的電池（或組件），安裝時盡量保證組

件不被遮擋，上面有污穢時及時清理和打掃等，使光伏系統(tǒng)保持良好的功率輸出。