按图索骥|典型I-V曲线“症状”诊断分析
户外I-V曲线测试仪是光伏电站性能检测运维的必备设备之一，在现行的电站检测标准《CQC CNCA/CTS0016-2015并网光伏电站性能检测与质量评估技术规范》里有一半以上检测项目都需要用到I-V曲线测试仪，配置I-V曲线测试仪和掌握I-V曲线分析方法非常重要。注：近几年光伏户外实证如火如荼，但如果用单通道I-V曲线测试仪去测试光伏组件一天的发电量是不现实的，也是错误的，详细技术分析请联系或联系天祥科技技术工程师： dyesuntech@163.com，
由于IV曲线测试数据需要跟光伏组件或系统的“预期值或标准值”进行对比，以判断被测光伏组件或阵列是否“健康”，所以，采用的IV曲线测试设备的精确度，稳定性及测试结果的重复性就显得尤为重要了。
这里我们极力推荐Daystar和Solmetric的户外I-V曲线测试仪，设备详细介绍请参考《户外IV测试仪DS-1000》《1500V系统用美国Solmetric 户外IV测试仪 PVA1500V2》，或登录天祥科技官网：www.dyesuntech.com 了解。
光伏I-V特性介绍
I-V特性与辐照度&温度的关系
IV曲线跟辐照度和温度有直接关系，如下图，所以，测试IV曲线时必测太阳辐照度和温度。
图一：在相同的温度条件下，光伏电池的发电量随光照强度的变化。
图二：在相同的光照条件下，光伏电池的发电量随电池结温的变化。
思考题：
判断光伏组件工作正常能否通过万用表测试Isc和Voc来判断？
答案：不能。
解释：如下图，虽然这两个情况下的IV曲线的Isc和Voc相差不大，但实际最大功率相差巨大，也就是说，通过万用表测试Isc和Voc来判断光伏组件是否工作正常不是一种科学有效的方法
上图也说明：阴影的影响更多地取决于阴影所在的位置，而不是阴影的面积
常见的6种I-V曲线“症状”
正常的IV曲线应该是平滑的，若曲线存在“台阶”或者“偏离”，则说明光伏系统或光伏组件存在问题了。常见的I-V曲线“症状”有6种，如下图所示：
常见I-V曲线“症状”诊断分析
如何通过I-V曲线的“症状”快速找到故障原因是一个光伏工程师的核心能力之一。天祥科技深耕光伏检测领域超10年，结合实际案例，对常见I-V曲线“症状”进行了诊断分析，大家可以根据我们的案例“按图索骥”，分析自己的I-V曲线“症状”，进而找到问题根源并解决问题。
1I-V曲线出现台阶和塌陷
I-V曲线的台阶或塌陷意味着光伏组串内的光伏组件存在不匹配的情况，这种不匹配造成的原因分析如下：
外部可能存在的原因
1.某些光伏组件存在阴影遮挡
2.非均匀性灰尘或污染腐蚀
3.光伏组串接收到不均匀的反射光
测量方法可能存在的原因
测量方法的可能性不大
光伏组件可能存在的问题
1.存在旁路二极管短路情况
2.在同一个光伏组串中混装了不同参数的光伏组件
3.光伏组件被局部遮挡，有污染物（如鸟粪），
4.光伏电池（组件）片破损
实际案例分析：
光伏组串被遮挡，造成输出功率降低约40%
这是同一个汇流箱中的各组串的I-V曲线。绿色和红色IV曲线表明：阴影或电池裂片在两串光伏组串里影响了发电性能，其中红色IV曲线表明该组串多个电池片存在问题（阴影或者裂片），从而影响了发电性能。
在这个案例里：鸟粪轰炸了这个光伏电站。
光伏组串若被遮挡得越彻底，则IV曲线台阶的高度(电流)就越低
这种“台阶”的IV曲线“症状”不太可能是由均匀的污染或均匀的阴影造成的。
常见的原因是在一天的早或晚的前排光伏组件造成的遮挡阴影，
在纵向，光伏组串上各光伏组件的“泥坝”逐渐变宽。
- 电力分流也会导致斜坡，但这种情况并不常见。
- PID也会引起这种坡度，但同时伴随着低Voc。所以，这个案例不是PID的影响。
2 Isc电流偏低
导致Isc电流降低的原因很多，Isc电流的降低无疑会对光伏系统的系统效率造成很大的降低。
外部可能的因素
1.存在均匀的灰尘遮挡，不均匀会出现台阶
2.存在条状污物(通常在光伏组件的下边缘，纵向方向)
3.存在条形阴影(纵向方向)
测试方法可能存在的问题
1.辐照度传感器与光伏阵列不在同一个平面，获得了更多的太阳辐照度。
2.辐照度传感器的光谱响应与光伏组件的光谱响应不一致
3.辐照度传感器比光伏组件获得了更多的反射光
4.辐照度传感器比光伏组件获得到更多的漫反射光
5.测试时太阳正在地平线附近
6.测试时辐照度太低，导致回推STC时不准确
光伏组件可能存在的问题
1. 光伏组件存在衰减，转换效率降低
2. 透明的封装材料(玻璃、EVA等)透明度降低或存在变色（如黄变）
案例分析：
存在均匀的灰尘遮挡
灰尘遮挡均匀，影响了光伏组件的电流值，进而影响了发电量，但IV曲线还平滑的
3Voc电压降低
如开头所述：太阳辐照度对于光伏电池组件的开路电压Voc影响不大，但温度对Voc影响比较明显，温度越高，开路电压越小。
外部可能导致的原因
1.由于风速或辐照度不稳定引起的光伏组件温度不稳定，导致测试IV曲线时刻的温度测试不准确
测量方法可能导致的原因
1.温度传感器没有贴在光伏组件的平均温度位置
2.在光伏子阵列间移动时温度传感器位置不一致
3.温度传感器与光伏组件背面没有密切接触
4.将不完整的I-V曲线中的最后一个数值理解为Voc
光伏组件可能导致的原因
1.光伏组件旁路二极管导通了
2.Voc衰减了(可能性不大，因为Voc衰减会比参数慢)
3.存在 PID，(但PID也会影响其他组件参数)
4.存在均匀的阴影遮挡（如灰尘）
案例分享：
各光伏组串的I-V曲线很“吻合”，至少表明：
- 测试IV曲线时，太阳辐照度和组件温度在整个过程中是稳定的，
- IV曲线平滑、一致性非常好，说明该电站选用的光伏组件的参数一致性比较好。
在这组来自另一个汇流箱各组串的IV曲线，形状大部分是一致的，但电压稍微分散，造成的原因有如下几种可能性:
- 光伏阵列的各光伏组件电压上有点不匹配
- 由于风或移动的云的影响，组件温度在测试的过程中迅速变化
- 各光伏组件通风效果不一样，各组件没有得到相同的通风量。
想一想：我们是如何去断定有一串光伏组串被旁路了？
PID如何判定？
什么是PID？看视频
视频
4I-V曲线被“圆角”了
从I-V曲线可以看出，Isc和Voc值变化不大，曲线顺滑，只是I-V曲线被“圆角”了，被“圆角”说明光伏电池组件的填充因子FF值降低了，这种情况很大一部分原因是：光伏组件出现了衰减
案例分享：
8年后，某薄膜光伏组件出现了功率衰减
5串联电阻增加了
太阳电池有寄生串联和并联电阻，两种寄生电阻都会减小填充因子FF，串联电阻Rs=硅片基体电阻+横向电阻+接触电阻，在光伏系统里还需考虑电气连接之间的电阻。图5这个曲线偏移主要是由于串联电阻增加了，
外部可能存在的问题
1.光伏组件外部接线的电气连接不良，电阻增加
2.光伏系统使用的光伏线缆线径不合适(太小)
测量方法可能存在的问题
1.光伏系统内部的电缆线长没有被充分考虑到，导致理论发电量被高估。
光伏组件可能存在的问题
1.光伏电池焊点断裂或腐蚀老化
2.组件接线盒中的连接存在腐蚀情况。
3.各种插头和电缆存在腐蚀情况，导致电阻增加
实际案例分析
接线盒内部连接存在腐蚀，导致串联电阻增加
6并联电阻降低了
并联电阻Rsh主要由于P-N结不理想或有杂质导致结短路，光伏电池组件的电池存在分流路径（电池漏电了），导致并联电阻降低。
外部可能存在的因素
1.沿着垂直方向安装的光伏组件底部的存在阴影遮挡
2.存在锥形条状的阴影或污物
3.散射阴影的特殊分布，不均匀的污染，或垃圾，导致了光伏电池的轻微不同的电流，这样通常由不匹配引起的功率损失不会很容易被观察到(建议：切换到500个数据点的IV曲线可以会揭示更多的细节)。
测量方法可能存在的问题
1.预测模型中选择的模型不正确
光伏组件可能存在的问题
1.并联电阻降低(即分流电导增加)
实际案例分析
这组IV曲线说明存在电流减少和失配，但失配不严重，旁路二极管并没有被旁路。
解决方法：选择更多测试数据点的IV曲线模式去看清更多IV曲线细节，进而去解决问题。
7其他I-V曲线“症状”
光伏组件电路中的时断时续可能导致电流在I-V扫描期间一次或多次跃至0A
案例分享：
MC4接线头钳线不规范，导致电流在I-V扫描期间一次或多次跃至0A
8一起来做福尔摩斯！
您在实际测试过程中还发现哪些新奇的I-V曲线“症状”？
欢迎分享，我们一起来侦探！
Email: dyesuntech@163.com
相关文章及产品：
为什么建设户外光伏实证试验站？
便携式IV测试仪及太阳模拟器IV测试仪
钙钛矿等新型太阳电池对太阳模拟器的技术要求
户外光伏实证试验站的建设
1500V系统用美国Solmetric 户外IV测试仪 PVA1500V2
