謝建俊、莊瑞誠、黃朝揚、姜暭先 / 工研院綠能所；賴光傑、李濟羣 / 茂迪股份有限公司
太陽能光電系統憑藉其潔淨、高效、穩定的特性，迅速成為全球再生能源技術的核心之一。然而，系統設計不當或自然環境中的樹葉、鳥糞、電線桿、樹木等遮擋，將導致系統整體電流輸出下降，進而影響發電效率，嚴重時發電量損失會超過30%。早期文獻多為探討全電池模組被遮陰的影響，較少人探討半切模組被遮陰的影響。透過實驗模組的月性能比可以看出，模組在不同遮陰條件下的發電影響，其中鳥糞的持續遮陰是影響系統性能最多的。而鳥糞因為重力關係會造成長條狀的遮陰熱異常，建議太陽光電系統在候鳥棲息地區，應避免設計為橫向安裝，且須增加清洗與巡檢頻率，才能提升系統安全性。
【內文精選】
太陽光電模組電路分析
全電池模組設計通常由60/72片全電池串聯連接，其電流不變，而電壓相加，且每20/24片電池片會外接一顆旁路二極體(Bypass Diode)，用於部分遮蔽或故障情況下，以保護太陽電池並減少功率損失。半切模組設計由於電流減半，電壓不變，所以一般會採用串聯–並聯結構設計，相當於兩塊小太陽光電模組並聯在一起，而旁路二極體分別管理上下各20/24片電池片。
半切模組憑藉其特殊的並串結構，可以使太陽光電換效率有所提升，比同版型120/144片模組功率提升5 W~10 W(+2%~4%)，甚至更高。當部分太陽電池被遮蔽或發生故障時，旁路二極體會導通，使電流繞過受影響的電池，確保其他正常的電池可以繼續工作，並防止熱斑形成，從而提高整體系統的效率和可靠。圖一為太陽光電模組之等效電路圖，Rr,full為整片電池電路的焊帶電阻；Rr,half為半切電池電路的焊帶電阻。
圖一 (a)全電池太陽能模組等效電路圖；(b)半切模組等效電路圖
正二極管代表太陽電池的p-n接面，當電流通過二極管時產生電荷重組，二極管的反向飽和電流主要由電池溫度決定。模組短路電流(Isc)與光照表面積成正比，儘管串聯電阻(Series Resistance; Rs)可以降低太陽能組件的填充因數，但它在最大功率點(Maximum Power Point; MPP)與開路電壓之間能形成準確的I-V曲線形狀。並聯電阻或漏電阻(Rp)主要由製造缺陷造成，分流電阻值較低會導致太陽電池出現顯著的功率損耗，因為它會為光生電流產生一條替代路徑。分流電阻的影響在低光照條件下尤為嚴重，因為太陽電池的有效電阻會很高。兩個相連接的太陽能模組在不均勻照光表現的P-V曲線如圖二所示----以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖二 不均勻照光下的兩個並聯太陽能模組的P-V曲線
★本文節錄自《工業材料雜誌》465期，更多資料請見下方附檔。