BIPV中光伏组件设计的优化要素

? ? 光伏组件在高温下功率会有所降低，所以在安装时要尽量考虑如何降低组件工作时的温度。我们引用书中的一段话来描述温度对件输出功率的影响。

一个好个自然通风对流通道是必要的，不仅可以增加发电效率，而且可以减少建筑的得热量和冷负荷，如果组件与建筑表皮结合时无散热通道，这种情况会使组件在高温天气工作温度过高，从而影响组件效率，所以尽量避免这种安装方式。现在市场上主流的安装方式为将组件通过支架平铺或按固定倾角铺设，组件与屋面之间形成通风道，随着组件得热的增加，通道内空气加热，形成气流，这里要注意尽量不要使通道阻塞。再设计阵列排布时，尽量使电流通道宽而短，避免窄而长，有关学者这些问题做过模拟。

L为光伏阵列的高度，D为光伏组件与屋面气流通道的深度，模拟结果如下

如果在建筑设计时可以将组件的散热通道和建筑的对流及热拔风通道合二为一是最好不过的，这里提出一种设计想法，如下图所示,室内对流风不仅可以带走室内热量,还能使组件背面温度降低,比支架式通风散热效果要好的多。

组件通常情况下只接收到了组件面积范围上的光照,它无法主动捕获其他面积内的光照,如果在合适的地方增加反光镜,这样光照强度加大,组件效率会大大提升,但是这种方案并没有实际的意义,首先反光镜带来的很大热量以及眩光都是光伏用户无法接受的,有没有更好的方式增加组件的辐射量呢,我们可以从组件周围的建筑材料下功夫,首先我们可以使用颜色较浅的墙面或透明玻璃,增加对组件的反射量,其次在设计时可以尽量将这些浅色的墙体和玻璃以和组件形成有利于反射的角度。比如下图中在采光顶附近安装太阳能组件的情况。

下图是pvsyst软件中给出的反射率。

一般情况下如果考虑全年发电量最大化,我们希望的方位是正南方向,倾角为纬度附近,下图为长春地区太阳路径图和斜面辐射量和水平面辐射量的比值分布情况,我们可以看出其峰值是出现在正南44度。

很多时候我们建筑的屋顶和朝向或着是在建筑设计时屋顶以这样的角度设计会带来美观上的问题，所以我们应该了解下改变方位角和倾角对发电量造成的影响。从上图我们可以看出围绕峰值顶半径大概25范围内，组件发电与最佳值相比降低率比较慢，损失在5%左右，所以，平衡建筑安装面和组件安装的角度方位的值尽量选择在这个范围内。

阴影对光伏组件效率的影响的很严重的，除了避免直接的阴影产生，优化组建排布也是有效的策略。

热斑效应：在串联的太阳能组件中，被遮挡的电池组件会消耗正常运行的太阳能电池所产生的部分能量，并且，被遮挡的电池组件此时会发热，这就是热斑效应。

在太阳能电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，就可以防止热斑效应的发生。当太阳能电池出现热斑效应时，旁路二级管就可以将有光照的太阳能电池产生的电流从二极管流出，使太阳能电池继续工作，不再产生热斑效应。

当组件纵向排布时，阴影会同时遮挡3个电池串，3个二极管若全部正向导通，则组件没有功率输出，3个二极管若没有全部正向导通，则组件产生的功率会全部被遮挡电池消耗，组件也没有功率输出。

当组件横向排布时，阴影只遮挡1个电池串，被遮挡电池串对应的旁路二极管会承受正压而导通，这时被遮挡电池串产生的功率全部被遮挡电池消耗，同时二极管正向导通，可以避免被遮挡电池消耗未被遮挡电池串产生的功率，另外2个电池串可以正常输出功率。