2012年7月，由北京桑林藍(lán)天自控技術(shù)公司投資和系統(tǒng)集成的中國首例CIGS光伏電站——云南石林1MWCIGS薄膜電池電站，截止2013年7月，累計(jì)發(fā)電近150X104kwh。

    2013年7月，我們會(huì)同德國MANZ公司派遣的工程師對(duì)電站各個(gè)系統(tǒng)做了全面檢測(cè)，經(jīng)過這一年以來電站發(fā)電運(yùn)行，全面采集了CIGS發(fā)電數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與其它的單晶硅方陣發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。我們?cè)诘聡�工程師的配合下，通過專業(yè)測(cè)試裝置得出以下結(jié)果：

    一、未檢測(cè)出CIGS薄膜電池有功率衰減現(xiàn)象的發(fā)生；

    二、初步證明了良好的熱效應(yīng)是CIGS薄膜發(fā)電量高出晶硅電池10%左右的真正原因；
  
    三、薄膜弱光效應(yīng)良好，但需要利用新技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)弱光效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)；
 
    四、電站各系統(tǒng)運(yùn)行正常，發(fā)電安全、穩(wěn)定。
   
    在對(duì)模組的測(cè)試中，我們使用IV儀（如下圖）測(cè)試CIGS模組的實(shí)時(shí)電壓、電流值和溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算最高功率點(diǎn)。使用手持式與固定式照度儀（如下圖）采集實(shí)時(shí)的光照強(qiáng)度與之前的數(shù)據(jù)做計(jì)算分析。最后使用熱成像相機(jī)對(duì)模組及電纜接入?yún)R流箱的溫度進(jìn)行了全面的拍照檢測(cè)，觀察保險(xiǎn)絲的工作溫度，判斷是否處在正常工作狀態(tài)。

（IV儀與固定式照度計(jì)相連接，綜合實(shí)時(shí)電壓，電流，照度與溫度等數(shù)據(jù)計(jì)算出最高功率值）

（手持式照度計(jì)，方便快速的直接在照度計(jì)上讀出數(shù)值，讓測(cè)試工作更快捷）

在2013年7月5日，天氣多云，少霧。我們對(duì)已經(jīng)在野外露天工作了一年的模組進(jìn)行了隨機(jī)抽樣，從不同位置和角度分別取了兩塊模組，然后使用IV儀和照度儀對(duì)它們進(jìn)行單獨(dú)的功率測(cè)試，以檢驗(yàn)一年以來它們有沒有因?yàn)榄h(huán)境侵蝕而出現(xiàn)效率衰退�？捎捎诙嘣频奶鞖庥绊�，照度儀捕捉到的光照強(qiáng)度一直都在500—1200w/㎡之間徘徊，我們也采集到幾組數(shù)據(jù)顯示模組工作狀態(tài)正常，可就在突然間云開日現(xiàn)，強(qiáng)烈的陽光直射下來，照度計(jì)上的數(shù)值瞬間飆升至1650w/㎡，速度太快以至于我們沒有來得及捕捉到當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)，當(dāng)我們按下鼠標(biāo)時(shí)，照度已經(jīng)下降到1315w/㎡，讓我們驚喜的數(shù)據(jù)此時(shí)出現(xiàn)在了設(shè)備的顯示器上，標(biāo)稱值只有80w的模組，此時(shí)的實(shí)際功率已經(jīng)達(dá)到了100.7w（見下圖），這個(gè)數(shù)據(jù)讓來自MANZ的GeorgVoorwinden博士都感到驚訝，因?yàn)榈聡鴮＜以趤淼街袊�前，根�?jù)1976年美國大氣標(biāo)準(zhǔn)所確定的無云條件，預(yù)計(jì)石林當(dāng)?shù)亓�、七月的照度�?120w/㎡左右，而于2009年公開發(fā)表的數(shù)據(jù)上表示實(shí)測(cè)照度與無云時(shí)照度的照度比為1.38，所以估測(cè)在這樣的天氣下，采集到的照度理論最大值為1545w/㎡左右，而現(xiàn)在得到的1650w/㎡的照度使得當(dāng)?shù)氐膶?shí)測(cè)照度與無云時(shí)照度的比值達(dá)到了約1.47。后來在他們返回德國后的7月22日，在與一位叫做沃納-納普（WernerKnaupp）的光伏研究者進(jìn)行交流時(shí)得知，這與沃納先生目前通過自己在德國的實(shí)驗(yàn)得到1.45的比值相吻合，而這是首次在電站中直接測(cè)量到此數(shù)據(jù)。

而通過當(dāng)時(shí)測(cè)量到的電流值還驗(yàn)證了照度比和電流比的一致性，如上圖顯示，這是當(dāng)時(shí)截取到的IV值與照度，在1315w/㎡的照度條件下，模組的短路電流達(dá)到了3.62A，而模組在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的短路電流應(yīng)該是2.75A，兩者的比值約為1.315，實(shí)時(shí)照度與標(biāo)準(zhǔn)照度的比值也為1.315（1315/1000），所以可以推算出在1650w/㎡照度時(shí)，最大短路電流值則將超過4.5A，而工作電流也將達(dá)到4A，這已經(jīng)大大超出了原先設(shè)計(jì)的匯流箱保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)容量，而造成了頻繁燒損保險(xiǎn)絲的情況。所以德國工程師強(qiáng)烈建議今后在做前期設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于最大輻照度最好選用1600w/㎡做計(jì)算數(shù)值。

而輻照度對(duì)于輸出功率的影響也是明顯的，在這張圖上，我們可以發(fā)現(xiàn)，照度達(dá)到1315w/㎡，輸出功率是100.7w，模組的標(biāo)準(zhǔn)功率是81.8w，溫度是43.7℃。按照光伏組件的物理特性來說，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下（25℃）溫度每上升一度，功率要按照一定的比值下降，這個(gè)比值就是我們常說的熱衰減系數(shù)，對(duì)晶硅電池與CIGS電池來說，CIGS擁有比晶硅更低的熱衰減系數(shù)，晶硅的熱衰減系數(shù)超過0.5%，而CIGS只有0.3%左右，也就是說，在目前這個(gè)溫度下，已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度約20℃，晶硅模組的輸出功率要下降20X0.5%=10%，而CIGS模組只下降20X0.3%=6%，所以體現(xiàn)在實(shí)際的數(shù)據(jù)上，當(dāng)時(shí)的照度比為1.315，輸出功率應(yīng)該是81.8wX1.315=107w，考慮熱衰減系數(shù)要降低6%的功率，則實(shí)際應(yīng)該是107wX(1-6%)=100.6w,基本吻合實(shí)際測(cè)量的數(shù)值。而如果是晶硅電池組件的話，只需要把它的熱衰減系數(shù)代入到上式計(jì)算，就可以得到同樣情況下，晶硅的輸出功率只有96.3w，僅此一處，CIGS的發(fā)電功率就超出晶硅近5%，可在實(shí)際使用過程中，模組處于45℃的情況并不特殊，在中午前后，模組的溫度常常要達(dá)到60攝氏度以上。因此，根據(jù)這一數(shù)據(jù)的佐證，我們基本上對(duì)這一年來所觀察到的CIGS方陣發(fā)電量超出晶硅方陣近10%的現(xiàn)象做出了科學(xué)的判斷和解釋。更為重要的是，MANZ公司利用其真空共蒸鍍技術(shù)制造的CIGS電池模組在經(jīng)歷了一年的風(fēng)吹日曬，雨霧侵蝕后，并沒有出現(xiàn)功率的減退和損失，在出現(xiàn)高電流時(shí)，沒有一塊模組的接線盒燒損。相反的，其表現(xiàn)出的優(yōu)異發(fā)電性能讓我們由衷的贊嘆。這也為我們公司創(chuàng)造了更多的發(fā)電收入，讓高高在上的前沿科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了實(shí)際的效益。

而在這里必須要作出說明的是，以上得出的結(jié)論并不會(huì)否定了薄膜電池良好的弱光效應(yīng)。薄膜的弱光效應(yīng)的確是要優(yōu)于晶硅電池的。而弱光效應(yīng)也并非CIGS薄膜電池獨(dú)有的特點(diǎn)，而是這一類薄膜電池所共有的，區(qū)別只在于不同種類薄膜電池孰強(qiáng)孰弱的問題。在弱光條件下（比如日落時(shí)），我們依然檢測(cè)到模組的電壓值保持在較高的水平，只是電流值較低，造成輸出功率偏低的現(xiàn)象，以致不足以滿足電器系統(tǒng)自身的消耗。所以應(yīng)該說弱光效應(yīng)是存在的，只是根據(jù)不同的電器電路設(shè)計(jì)，而沒有能在發(fā)電量上體現(xiàn)出來，未來我們要解決的就是如何降低系統(tǒng)損耗，挖掘出弱光效應(yīng)的實(shí)用價(jià)值。

（測(cè)試當(dāng)天環(huán)境，天氣多云）

在接下來的幾天時(shí)間中，我們雙方共同對(duì)所有的模組和匯流箱進(jìn)行了紅外熱成像拍照（如下圖），找出了幾處出現(xiàn)過熱現(xiàn)象的保險(xiǎn)絲，排除了燒蝕的隱患，我們也逐步將所有20A的保險(xiǎn)絲替換為25A保險(xiǎn)絲，加大冗余量。

（利用熱成像相機(jī)發(fā)現(xiàn)某匯流箱負(fù)極7號(hào)保險(xiǎn)絲融座出現(xiàn)過熱現(xiàn)象）

通過這次周年檢測(cè)，我們基本找到了CIGS模組在發(fā)電量上高于晶硅的原因，也找到了頻繁燒損保險(xiǎn)絲的問題所在，但對(duì)于我們來說最大的價(jià)值在于我們對(duì)于CIGS電站的集成設(shè)計(jì)有了更深入的理解和更豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)未來中國的CIGS電站建設(shè)打下牢固的實(shí)踐基礎(chǔ)。在對(duì)系統(tǒng)各部分的檢測(cè)中，沒有發(fā)現(xiàn)存在建設(shè)安裝缺陷，沒有發(fā)現(xiàn)存在電氣老化失效，沒有發(fā)現(xiàn)發(fā)電功率的衰減，德國專家對(duì)于石林CIGS光伏電站的建設(shè)質(zhì)量也給予了充分的肯定，認(rèn)為即使是在德國，建設(shè)質(zhì)量也不會(huì)比我們更好，給出的評(píng)語是“goodjob!”。能夠得到國際上CIGS專家的認(rèn)可，我們感到很欣慰。

信息來源：北極星太陽能光伏網(wǎng)   編輯：安泰科  茍麗麗