210超高功率组件是否有高工作温度风险，一直是备受关注的问题。经过长期的系统性研究分析及实证，天合光能技术工程团队得出这样的结论：同样基于PERC电池结构，大小硅片的电池效率趋于一致，单位面积下未能被转化成电能而被辐射出来的热量一致，在基于相同安装及散热条件下，理论分析及实测验证均证明210高功率组件与182组件的工作温度趋于一致，无工作温度升高风险。

　　光伏组件工作温度对组件工作性能有着重要的影响。随着工作温度升高，组件开路电压 VOC 减小，短路电流ISC随之略微增大，填充因子 FF 减小， 太阳电池光电转化效率降低，造成组件整体输出电性能降低。针对至尊系列组件，天合光能使用PVsyst软件在常州进行发电量模拟发现：工作温度每升高1℃，发电量损失约为0.20%。

　　210组件的高电流输出对工作温度不会产生负面影响。主要得益于两点：

　　首先，电池的电流密度由电池结构、电池效率决定，同样基于PERC结构，大小硅片电池的电池效率几乎一致，封装体系相同因此电池所处光环境一致，因而组件的电流密度也几乎无差异；210超高功率组件的电流上升是由于电池片面积增大造成的（电池电流=电流密度*电池面积）；虽然组件电流输出变大，但单面面积下的电流密度并没有变化，且组件效率没有变化。

　　进一步讲，基于同样的组件效率，说明在单位面积下，组件受到的太阳辐射能中未能被转化成电能而被辐射出组件的热量是一致的，而组件基于相同安装及综合散热条件下，210高功率组件与182组件的工作温度将趋于一致，无工作温度升高风险。

　　天合光能至尊系列超高功率组件的真实工作温度究竟如何？让我们从实证测试、传热学热平衡模型、组件工作温度经验公式及有限元模型等多维度进行探究，科学、系统性地揭开至尊组件工作温度的面纱。

　　实证测试结果

　　户外实证测试场地为天合光能厂区内光伏科学与技术国家重点实验室东侧，测试地点为草地，测试样件固定支架1H横装，倾角25°，安装高度0.5m；组件工作温度采集方式为HIOKI热电偶数据采集仪，所有热电偶均贴在不同组件背板的相同位置。样件安装情况如图1所示：

　　图1：样件安装方式

　　测试周期为2020年9月3日至10月8日，三种不同尺寸组件（166*72、182*72、210*55）加权平均温度如图2所示：

　　实证结果显示，三种类型测试样件平均工作温度几乎无差异。

　　热平衡模型

　　光伏组件热量传递方式包括：热传导、热对流、热辐射，组件内部各组成结构之间是通过热传导方式进行能量传递 。以单面背板组件为例，稳态下，单面背板组件能量交换如示意图3：

　　光伏组件热量传递包括：热传导、热对流、热辐射等。当组件工作温度达到稳定状态时，太阳辐射能照射在组件上表面，其中部分太阳辐射能被组件反射回大气，剩余的太阳辐射能分别被转换成电能和热能。以背板组件为例，根据能量守恒定律，并结合组件与外界环境之间的能量交换，在不考虑边框散热的情况下，组件稳态能量平衡方程如下：

　　Irec 代表组件表面单位面积获得的太阳辐射能，单位为 W/m2; 等式右边第一项 P/A 代表单位面积组件的输出功率，hg,air 玻璃盖板与空气的对流换热系数，hb,air 背板与空气的对流换热系数，W/m2·K;  σ斯忒藩-玻尔兹曼常数σ=5.67×10^-8 W/m2·K4; εg玻璃盖板的发射率; εsky 天空的发射率; εb背板的发射率; εgro 地面的发射率; Fg,sky 玻璃与天空之间的视角系数；Fb,sky背板与天空之间的视角系数，Tsky 天空温度；

　　以水泥地表，安装倾角25°，环境温度25℃，斜面辐照度1000 W/m2，风速1.18 m/s为例，输入边界条件及计算结果如下(如表1所示)：

　　使用稳态热平衡模型，表面风速1.18m/s,环境温度 298.15K（即25℃） 及斜面辐照度1000W/m2的条件下，以当前典型的一款182-535W、210-545W组件作为研究对象，测算结果表明，两者工作温度基本相当，且高电流210组件的工作温度略有优势（如表1所示）：

　　表1：输入边界条件及计算结果

　　进一步地，选取9月5日数据作为典型晴天条件，将实测数据及实测气象数据代入稳态热平衡模型，实测及模拟结果对照如下图：

　　图4：典型晴天温度对比

　　上述实证及计算结果吻合度较高，更加证明了低开压、高电流的210组件并无明显温升，且在早晚辐照及温度较低时，210高电流组件组件工作温度略有优势。工作温度低，意味着温度带来的功率损失更小，从而提升了产品发电性能。

　　经验公式

　　大量文献提出了不同的组件工作温度模型，使用最广的模型有Sandia组件温度模型、Faiman温度模型、PVsyst温度模型、Ross温度模型、J.Kurnik 模型，其中J. Kurnik 模型指出光伏组件的工作温度TPV =Tamb+ K*G，式中系数K主要是由组件转换效率、组件安装倾角和环境风速等因素决定。其中如Ross等模型均引入标称工作温度（Nominal Operating Cell Temperature, NOCT），即组件敞开式支架安装，安装倾角45°，斜面辐照度800W/m2, 环境温度20℃，风速1m/s，组件开路状态下的温度。实际上，光伏组件均在离网或并网发电情况下工作，由于NOCT是在组件开路时测试，测量所得温度与实际温度会存在一定差异。本文以PVsyst电池温度模型为原型，其公式如下：

　　假设组件以地面固定支架形式安装，斜面辐照度1000W/m2，空气循环良好，U0=29， U1=0及风速1m/s的条件下输入边界条件及计算结果如下，同样以当前典型的一款182-535W、210-545W组件作为研究对象，组件效率相差0.18%，边界条件及计算结果如下（如表2所示）：

　　表2：边界条件及计算结果

　　210高电流组件相对182组件工作温度基本相当，且略有优势。

　　有限元建模分析

　　使用有限元进行建模分析，模型结构包括：玻璃、上下层EVA，电池片，焊带及背板，由于边框型材无明显差别，为简化模型，暂不考虑边框散热的影响；模拟设置边界条件为：环境温度20℃，辐照度800W/m2，风速1m/s，模拟结果如图5所示，同样显示210与182产品温度基本一致。

　　图5：有限元分析结果（图左：182组件，图右：210组件）

　　总结

　　总之，天合至尊超高功率组件具有低开压、高电流的特点，增加单串串长，降低系统BOS及LCOE，助力平价上网。依托光伏科学与技术国家重点实验室测试及模拟工作，有效验证了至尊组件具备突出的可靠性和优异的工作温度，有效地推进了光伏组件系统度电成本的下降。

　　关于天合光能至尊600W+/550W+系列产品：以天合光能优势的多主栅技术为基础，采用低电压、高电流独特设计，结合无损切割、高密度封装等先进技术，进一步提升抗隐裂及抗热斑性能；低电压能有效增加系统单串串长，叠加组件高功率优势，可进一步降低系统成本及度电成本。