太阳能板的微小裂痕的影响

太阳的光线出现在生活中的每一个地方，人们的生活已经离不开太阳，太阳能不仅为植物生长提供光源，而且也能为人类提供能源，现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。太阳能板安装后挑战才正要开始。太阳能板上的小裂痕、热斑、与黄化，这些缺陷都会导致太阳能发电量下降，甚至会有短路或是起火的风险，不过太阳能板的小小缺陷到底会对发电量造成多少影响呢?

通常晶硅太阳能电池厚度约200 微米，薄，但不怎么柔软，因此有时会因运送、装设碰撞或维护不到位受损，产生小小的裂纹，基本上这些裂纹肉眼不可见，如果没有用设备检测可能就会忽略。

不过太阳能系统不只有电池而已，太阳能电池把阳光转换成直流电后，再由逆变器转换成交流电，最后才能接入馈线或自用，其实连结多种输配电设备与线路，若没有定期检查太阳能板或是忽略面板的小伤口，除了导致发电量下降，也可能会引起短路或是起火。

美国零售业大厂沃尔玛在2019 年8 月20 日向纽约最高法院提告，表示2012 到2018 年间至少有7 间沃尔玛门市屋顶因特斯拉太阳能板起火，沃尔玛当时指出，特斯拉派来的检修人员，缺乏太阳能基本训练和知识，未能妥善安装太阳能和储能系统，太阳能板有许多肉眼可见的瑕疵，却没在酿成大火前及时发现并修复。

不过太阳能板的细小裂缝对发电量有多伤?英国赫德斯菲尔德大学(University of Huddersfield)科学家决定开始研究“微裂”(micro cracks)对太阳能板的影响。

他们在摄氏25 度、光照每平方公尺1,000W 的实验室环境下分析多达4,000 片多矽晶太阳能电池，透过电子背向散射绕射(electron backscatter diffraction，EBSD)技术来分析晶体材料，并用闪烁计数器侦测器(everhart thornley) 来侦测太阳能板产生电压与电流，最后发现，如果太阳能板上有50 微米到4 公厘不等的裂缝，会造成0.9%~42.8% 的功率损耗(power loss)。

研究主要分析两大瑕疵，分别是正面的粗线(busbar，也就是汇流线、栅线)与细线(finger，又称细栅线)线路瑕疵，与背接触缺陷(rear-contact defects)。科学家发现表面的粗线与细线对太阳能发电量最伤，平均功率损耗为25%，太阳能电池或是粗线上的微裂痕则会造成平均9.01% 的功率损耗，细线微裂痕与背接触则是7.59 % 与1.48%。

同时科学家也发现，裂纹也是太阳能板温度异常的罪魁祸首之一，热会以太阳能电池的破裂处向外扩散，因为裂痕会造成电流无法通过，严重甚至会局部坏死，最后电流会集中到其他地方，导致太阳能板温度提高。

英国团队表示，最终太阳能电池的温度会提高摄氏7.6度以上，这也是永久性热斑的主要原因。目前研究已发表在《ScienceDirect》，而这项研究也一再显示太阳能板检测的重要性。现在太阳能厂多采用红外线热像仪检测每个太阳能电池的温度，不过若只是单纯的裂纹，还没有发生局部高温，用红外线检测也检测不到，因此出厂前、安装验收的抽查都很重要。如果某一天人们能高效利用太阳能，相信能解决很大的能源问题，毕竟太阳能是符合可持续发展战略的，能保证人类的永续发展，需要我们科研人员更加努力。