串聯部分遮蔽情況下之太陽能電池特性

太陽能電池發電應用於小型發電系統以及大型發電系統中都是十分具有彈性的 發電方式，只要日照所及之處，皆能鋪設太陽能電池進行發電，而發電量多寡乃取 決於鋪設面積所能容納之太陽能電池模組數目，其發電容量可由小於 3KVA 到大於 100KVA 之範圍。就是因為具有此種應用彈性，所以舉凡大樓樓頂、牆壁以及屋簷等 小面積都可以做為太陽能發電，特別是在城市中，類似的發電應用格外重要。然而，

由於城市中建物的擁擠，使得鋪設於樓頂、屋簷等處之太陽能發電系統容易受到由 鄰近建物造成的陰影而被遮蔽，產生不平衡發電(Unbalanced generation)現象 [17]。在實際的應用中，除了受到建築物的陰影遮蔽之外，也會受到雲層的遮蔽以 及塵土的覆蓋，造成太陽能電池功率輸出不同於理想光照條件下，尤其對鋪設範圍 較廣之太陽能電池發電模組影響甚巨，因為其鋪設面積大，不容易完全被陰影遮蔽，

形成部分遮蔽情況，此時部分太陽能電池處於正常無遮蔽狀態，可以輸出正常功率，

但卻有部分的太陽能電池因為被遮蔽而造成功率輸出下降，使整個太陽能發電模組 產生不平衡的情況。根據太陽能電池的特性，在遮蔽情況下其輸出電流會大幅度的 減少，但是其輸出電壓卻不會降低太多，所以不平衡發電現象對於串聯太陽能發電

圖 3.10 串聯部份遮蔽示意圖

圖 3.11 太陽能電池面板部分遮蔽之功率歧變圖

系統的影響相當大。圖 3.10 是串聯部分遮蔽示意圖，由圖中可以看出，串聯時候各 個太陽能電池模組的電流是相同的，但是因為遮蔽的關係使輸出不平衡，而會產生 如圖 3.11 之功率輸出歧變圖。圖 3.11 表示分別在兩塊、三塊、四塊以及五塊太陽 能電池模組串聯使用時，其中各有一塊太陽能電池被遮蔽的功率輸出圖[4]，由圖中 可以看出受到不平衡發電現象而導致其功率輸出曲線發生改變，無法像理想條件下 的太陽能電池一般具有很平滑的曲線，取而代之的是曲折且不規則的曲線。此種現

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象可以利用太陽能電池的電流對電壓曲線來加以解釋，在一個串聯系統中，被遮蔽 的太陽能電池和無遮蔽太陽能電池所產生的電流必須一致，依照圖 3.12 來看，當輸 出電流大小為 Ia 的時候，不論是遮蔽太陽能電池或無遮蔽太陽能電池皆能輸出電流 Ia，在慢慢的提高輸出電流後，遮蔽太陽能電池因為功率輸出的能力下降，使得其 電壓逐步下降，當輸出電流到達 Ib 時，已經到達遮蔽太陽能電池功率輸出的最低 點，幾乎無法在輸出功率供應負載，但是無遮蔽太陽能電池不受影響，持續正常的 輸出功率。最後，當輸出電流大於遮蔽太陽能電池的最大輸出電流之後，遮蔽太陽 能電池已經無法輸出功率，其輸出電壓亦轉變為負值，使得這個時候的遮蔽太陽能 電池的特性不再是發電模組，而是轉變為負載一般，消耗著由無遮蔽太陽能電池所 供應的功率。

圖 3.12 串聯部分遮蔽之電流對電壓曲線圖

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