日本立命馆大学开发电路模型预测半片HJT组件热点镜像
维度网讯，日本立命馆大学（Ritsumeikan University）研究团队通过室外实验与电路级仿真，查明了商用120半片硅异质结（HJT）光伏组件在部分遮荫条件下热点镜像现象的驱动机制，并开发出可预测受影响电池热点形成的电路级模型。
热点镜像是指：半片组件部分遮荫触发旁路二极管时，并联镜像子串中未遮荫的电池进入反向偏置状态，因电流失配可能发生与遮荫电池类似的局部过热。研究团队介绍，先前研究已确认该现象在受控实验室条件和室外实地环境中均会发生，但并未对镜像子串耗散与控制参数进行定量的电路级归因，也未将实际运行条件下调节耗散的温度-功率反馈纳入经过验证的预测框架。
实验组件含六个子串，每个子串由20个串联的半片电池组成，两个子串并联构成一个带旁路二极管保护的单位，三个单位在组件级串联。样机安装于室外自然阳光下并连接电子负载，研究人员用遮光板选择性遮挡单个半片电池，同时以红外热像仪监测温度分布。测量在36.5 V和22.7 V两个固定工作电压下各保持10分钟，随后采集热图像。
结果显示，仅当工作电压较低、即旁路二极管被激活时，未遮荫的镜像子串电池出现显著发热。22.7 V条件下镜像电池达到44.4°C，比周围温度高出15.2°C；36.5 V时未观察到类似发热。
为分析机理，研究团队基于封装好的HJT coupon电池参数，用LTspice建立等效电路模型。该模型复现了组件实测电流-电压特性，用于模拟部分遮荫下电池级电压分布与功耗，并考察了短路电流失配（ΔIsc）、分流电阻和温度对热点形成的影响。电池级模拟显示，旁路激活是局部镜像热点形成的必要但不充分条件：若镜像子串电池完全相同，负的单位电压会广泛分布；轻微的ΔIsc则迫使一个镜像电池进入深度反向偏置，使其成为主要耗散点。参数分析中，ΔIsc对热点功耗影响最大，分流电阻变化影响次之。
学者们总结称，这一研究为减轻半片组件中的热点提供了经室外验证的电路级指导，适用范围超出仅评估遮荫电池的情形。相关成果以“Outdoor validated mismatch driven mirror-cell hotspots in half-cell silicon heterojunction modules”为题发表在《Solar Energy》期刊上。
