我们知道晶硅类型组件在搭配光伏优化器可以更大程度上发挥其发电输出值，进而提高电站收益，那么薄膜类光伏组件是否也可以通过使用光伏优化器来提升发电量呢？

系统设计者必须考虑所有遮阴场景的失配损失。虽然对薄膜系统的影响低于对晶硅组件系统的影响，但也不容忽视。使用功率优化器可以防止不匹配损失并为设计人员提供了更大的灵活性。

1、晶硅类型组件与薄膜类型组件对比

1.1、晶硅类型组件与薄膜类型组件在结构对比：

晶硅类型组件和薄膜类型组件在结构上有所不同：晶硅组件通常由单独的方形电池组成（图 1），而薄膜组件通常由电池条组成（图 2），从而形成其特有的细条纹外观。这会导致不同的组件电压和电流，以及遮光条件下的不同行为。

图1: 晶硅类型组件（晶硅类组件每个方格是1个Cell即一个独立的发电单元）

图2: 薄膜类型组件（薄膜类就是每个竖条是1个Cell即一个独立的发电单元）

1.2、晶硅类型组件与薄膜类型组件遮阴下影响的比较：

许多薄膜组件被认为更不受遮蔽效应的影响，因为与晶硅组件相比，由于电池表面积大且电池电流低，因此通常不需要旁路二极管。因此，只有受遮蔽影响的Cell才不会产生能量，相比之下，在晶硅组件中，当部分被遮挡时，受旁路二极管保护会导致整个子串不起作用（图 3）

图3:旁路二极管影响的晶硅类型组件（受旁路二极管保护会导致整个子串不起作用）

图4: 水平阴影遮挡的薄膜类型组件

图5: 垂直阴影遮挡的薄膜类型组件

细条纹单元布局通常会减少阴影的影响。在均匀遮阴的情况下，例如行间遮阴（图6）），整个组件的遮阴是均匀的，从而最大限度地减少不匹配损失。根据组件布局，串电流（图 4）或组件电压（图 5）会降低。

图6：行间阴影的薄膜类型组件

如果发生完全覆盖电池条的垂直遮蔽，则不会出现失配损耗，因为串电流保持恒定。即使组串电路中包含无阴影组件和有阴影组件也是如此。然而，在这种情况下，阴影电池条中的电压缺失可能会导致并联串之间的电压不匹配，从而导致损耗。在某些情况下，电压可能会低于最小 MPP 电压。这意味着，例如，如果逆变器的 MPP 电压范围为 570‑800V，无遮蔽 MPP 电压为 700V，则当只有 20% 的电池片被遮蔽时，电压会降至最低 MPP 电压 (80% x 700V) = 560V）。如果发生这种情况，则会因串列不再在最佳工作点运行而导致损失。在最坏的情况下，逆变器可能会被停用。

在这种情况下，具有固定直流串电压的功率优化器可将电压保持在逆变器的最佳工作点并避免相关损耗。串中的各个组件继续在最佳工作点运行。

不匹配损失也会发生在阴影不均匀的薄膜系统中（例如商业屋顶安装系统，如图 7 所示）。虽然这些损耗低于采用晶硅组件的系统中的损耗，但由于旁路二极管不会旁路未遮蔽的电池，因此它们仍然很大。根据这种不均匀阴影的程度，以及由于行间阴影而产生的任何额外的均匀阴影，失配损失可能比“防阴影”薄膜系统的预期大得多。

图7：阴影不均匀的薄膜类型组件

换句话说，系统设计者必须考虑所有遮阴场景的失配损失。虽然对薄膜系统的影响低于对晶硅组件系统的影响，但也不容忽视。使用功率优化器可以防止不匹配损失并为设计人员提供了更大的灵活性。

2、安装组件级功率优化器如何提升薄膜组件的发电量？

2.1、功率优化器有利于显示精确的薄膜组件公差数据

薄膜组件通常具有更⾼的电流和电压容差。这可能会导致组串电路内更大的电压类型不匹配损失。较低的阴影面积通常问题不大，对 MPP 点偏差的影响也较少。失配损耗通常取决于单个组件在允许的电压带宽内实际变化的程度。单个组件的变化越大，使用功率优化器时的能源效益就越大。

而功率优化器提供的监控功能揭示了各个组件的实际偏差。这些差异是在传统系统中通常无法检测到。

2.2、功率优化器有益于提高组串电路连接的数量

由于单个电池数量较多，薄膜组件的典型特征是电池组件电流较低，组件电压较⾼。这意味着可以串联的组件相对较少。一些薄膜组件在初始运行期间具有更⾼的电压，进一步减少了可能的串长度。功率优化器可以降低输出电压并增加输出电流，从而允许串联更多的组件。降低了连接和接线的复杂性，也显著降低了安装成本（图 8）。

图8：薄膜类光伏面板组件长度比较示意图

如图8所示，其中，薄膜类型的光伏优化器方案是：1拖N方案支持内部先并联后串联的方案，该方案大大提升了组串逆变器在薄膜组件下的利用率，并大大降低了方案的总成本 。

2.3、功率优化器有利于及时发现并降低因组件衰减带来的发电量损失

薄膜组件（以及晶硅组件）可能会出现故障机制，导致组件随着时间的推移而有衰减。且衰减速度比晶硅类组件的速度大的多。

晶硅组件可能会遭受 PID（潜在诱导降解）的影响，而薄膜组件则具有 TCO 腐蚀等不可逆机制。这意味着组件损坏和相关的功率损耗无法修复。因此，尽早发现损坏的发生非常重要。由于故障机制的原因通常与相应组件的对地电压或环境电压有关，因此功率下降通常从串的一端开始（图 9）。

图9：串内的功率损耗

在所示示例中，组件一致性能占潜在性能的 98%。组件一致性问题生产通过使用外部传感器，偏差也在测量公差范围内，因此很容易被发现。由于电池和组件电流通常较低，而薄膜组件必须并联连接，即单个串电流和组件电流的信息会丢失。直到故障组件对组串电流产生不利影响，导致失配损耗导致整个组串性能不佳时，才能检测到该问题。换句话说，直到为时已晚时，才注意到各个组件的问题。

功率优化器还提供组件级监控，即使单个组件受到影响，也可以在早期阶段检测到此类问题。早期检测可降低操作员的风险和系统损坏风险。

2.4、功率优化器有利于及时降低因表面遮阴带来的发电量损失

薄膜组件在 BIPV（光伏建筑一体化）中特别受欢迎。它们通常因其统一的外观而受到青睐，此外，这些装置更容易受到阴影的影响。特别是，垂直表面安装（类似玻璃幕墙）通常会在更大程度上受到遮蔽的影响，例如邻近建筑物和屋檐等的影响。

在此类情况下，功率优化器可减少阴影造成的失配损失。此外，组件性能监控可指示损失是否是由于阴影或系统故障造成的。组件关闭等附加安全功能对于建筑集成系统尤为重要。

总结

尽管许多薄膜组件在设计上具有较低的遮光损失，但系统设计人员必须评估可接受的最大遮光水平。特别是系统的总体成本，包括较⾼的布线成本 和 MPP 范围之外的电压通常不会被考虑在内。功率优化器的使用克服了这些影响并降低了成本，并通过组件级监控和关闭等附加功能为客户增加了价值。

背景：

图1 光伏屋顶

光伏组件的趋势为硅面板电流越来越大，薄膜类光伏组件目前是高电压，低电流特性。

在有限的空间或屋顶安装太阳能的设计，具有很高的复杂性，处理覆盖太阳能电池板的阴影是不可避免的问题。如果处理或设计不当，这将使太阳能电池系统的运行效率低下，并导致投资回报大大降低。

核心问题：“遮光效果”产生的损失应如何挽回？

太阳能电池板被阴影遮挡或多个方向的光照都不利于太阳能电池的发电。如果有影子（这称为遮阳损失）如果面向多个方向，则称为失配损失。发电损失发生在以下情况：当一张组件面板被遮蔽时，由于组件串联，这将导致整个系统输出的能量（输出）减少，如图2所示。

图2 遮光效果示意图因此，核心问题的解决就成为了优化方案的核心目标，本文介绍了现有的三种解决方案，以及其原理和优劣势。

方案一：旁路二极管方式（从组件端来解决）

1.1、方案描述：

如今，太阳能电池的工作性能比以前好得多，是因为较新的型号都标配有旁路二极管（分为3行，称为单元串，见下图3，另外两行可以继续工作）。

图3 旁路二极管

支持旁路二极管面板，主要分为full size和half cut（半切）两种方案，来简单应对阴影。

目前标准光伏的接线盒都是二级管方案，半切面板外观识别很简单，中间有个明显的缝隙，且接线盒在面板的中间位置。

图4 支持旁路二极管的面板（full size，见图中左侧）（half cut（半切）见图中右侧）

1.2、方案原理与评价：

方案原理与作用	工作原理如下图所示 图5 支持旁路二极管面板（full size 和 half cut两种）应对阴影的原理
优点	低成本可以部分应对阴影
缺点	方案的局限性很大，主要存在以下局限：对光伏一致性产生的差异，没有效果。不能解决光伏不规则污迹产生的问题。横向非纵向阴影表现很差等问题。旁路二极管看似有助于让发电系统更好地工作，但旁路二极管实际上负责防止因遮蔽而损坏，阻止电流流动。并且会导致板发热（因为电流不流动产生的电阻）。然而，旁路二极管的存在并不能使太阳能电池发电系统全效率工作，例如，旁路二极管会导致同一串中的其他板以与旁路二极管工作板相同的速率工作。

方案二：智能接线盒方案（升级型接线盒方案）

2.1、方案描述：

智能接线盒方案又称SubMIC方案：在旁路二级管基础上升级方案，采用模拟单芯片MPPT跟踪方式，实现上面单元串的分别MPPT跟踪和优化。智能接线盒实物外观如下图所示：

图6 智能接线盒实物图

2.2、方案原理与评价：

方案原理与作用	图7 智能接线盒方案与二极管方式对比效果 对比效果说明：局部遮挡和老化，可能会限制单个电池的性能（例如烟囱、树叶、微裂纹），从而限制整个太阳能电池板的性能。通过使用光伏优化器产品，可以减少这些限制，因此产生更多的电力。正常的太阳能电池板有时会使太阳能电池短路，导致热点。每个单元串将被单独优化，以防止热点问题出现。
优势	单功率芯片方案成本比二级管高，但比组件级优化器的方案略低与组件接线盒集成，成为智能接线盒，利于组件厂商批量化生产，安装依旧简单，接头较少针对组件不一致性的功率优化效果比较好
局限	以Submac的功率IC产品为例，integrated cell-string optimizer replaces bypass diode limitations属于模拟芯片，mppt固化的方案，由于目前600W光伏面板的三分一功率就有200W接线盒面积较小，所以效率散热等问题还存在，而且很难保证智能接线盒的寿命跟光伏板寿命25年一致等固有的方案问题。如果为适配通讯和数据采集能力会增加成本*3，而且通讯节点数*3， 对通讯带宽，入网速率，组网方式等压力更大。所以通常很难带通讯方案。一般是不带通讯和数据采集能力的,没有通讯方案就很难做到内置快断等功能，需要快断等还需要额外配置快断产品智能接线盒一旦损坏，只能更换面板，更换维护成本很高。且跟组件级优化器或微型逆变器不能并行同时使用。对AFCI（电弧检测）等功能影响比较大，后期类似功能适配的开发成本较高。

方案三：组件级优化器方案（需外加设备）

3.1、方案描述：

基于对以上两点的认知，所以目前市场广泛使用的是组件级优化器的方案，组件级优化器，有1拖1或1拖2、1拖4等方案。图8为长园飞轮1拖1组件及优化器安装示意图。

图8 1拖1组件级优化器安装图

优化器是一种让每个太阳能电池板独立工作的装置目前有多种形式。

3.2、方案原理与评价

方案原理与应用	它的主要功能是，在旁路二极管工作之前检查阻抗（测量施加电压时电路对电流的电阻），优化器充当捷径（降压或旁路），以便电流可以转到下一个组件。通过这种方法，太阳能电池系统将能够在高电流范围内运行。不受旁路二极管的影响，如图9，这将使太阳能电池系统真正全效率工作。 图9 优化器工作示意图 在实际使用中，功率优化器同时包含快速关断也包含安全电压功能，在出现以下情况时，会自动将太阳能电池板的直流电压降低到安全水平（通常为1VDC）：当逆变器或电网电源发生故障时组件和优化器被切断当系统崩溃时（逆变器产生严重的错误代码，需要维修的时候）根据当地法令或机架组件，当逆变器或安全阀关闭时，您的功率优化器也可能需要可靠接地
优势	具备完整的面板监控和功率优化功能，在组件存在朝向不一致、 阴影、污迹、老化、隐裂、水面安装等情况下表现最优。支持快速关断功能，满足苛刻的各个国家光伏安全标准更高级的版本会支持：AFCI（电弧检测）、IV曲线问题分析等功能。更换可以单独更换，且使用寿命与光伏面板一致。高宽温使用环境支持（-40度～80度）；
局限	成本比较高（但1拖多方案可以降低单瓦成本），需要额外的安装施工和配网工作（目前已经非常简化）头部厂商里有很多专利限制了其他产品和品牌进入该市场

其他解决方案：

此外，还有支持集中式光伏组串式优化器一般采用直流升压的方案，主要配合集中式逆变器和大型光伏发电厂方案。由于篇幅有限，这里就不额外详细介绍了。

选择适合的光伏功率优化器（PV功率优化器）时，需要考虑以下几个关键因素：光伏面板兼容性：确保所选的功率优化器与您的光伏面板兼容。检查最大输入电压和电流，以及优化器是否支持您面板的规格。逆变器与功率优化器的兼容性：确保您选择的功率优化器与现有或计划中的逆变器兼容。一些功率优化器设计用于与特定品牌或型号的逆变器配合使用。一、根据光伏组件参数进行筛选：

组件参数一般如下：

核心参数为：最大功率、开路电压、短路电流。根据STC状况下的参数对优化器进行筛选，筛选的标准如下：1.优化器的标称功率≥组件最大功率2.优化器的最大输入电压≥组件开路电压3.优化器的最大输入电流≥组件短路电流
二、根据逆变器参数进行筛选：逆变器参数一般如下：

核心参数为：

最大输入电流、MPPT数量/最大输入路数

根据最大输入电流和MPPT数量/最大输入路数参数，计算出每一路组串最大输入电流，

优化器的最大输出电流≤逆变器每一路输入的最大电流

三、总结综上所述，优化器选择的核心要求如下：

1.优化器的标称功率≥组件最大功率

2.优化器的最大输入电压≥组件开路电压

3.优化器的最大输入电流≥组件短路电流

4.优化器的最大输出电流≤逆变器每一路输入的最大电流

选择合适的功率优化器和逆变器对于确保光伏系统的最佳性能和效率至关重要。考虑到这些复杂的因素，建议在做出选择前咨询专业人士的意见。

MLPE 组件级产品解决了分布式光伏的4个核心痛点

• 设计时存在近阴遮挡，安装朝向、规格、倾角受限，运行过程中出现自身组件失配。
• 单组件遮阴时存在多峰现象，导致逆变器捕捉MPPT失效，功率损失。
• 光伏高压直流电弧危险性高，易引发失火问题。
• 光伏系统运维成本高，定位分析运行问题困难。

光伏优化器的配备，使得光伏发电在效率和成本方面的优势进一步扩大：

• 提升发电效率即提升发电量即提高收益、
• 远程故障诊断即降低运维成本
• 提高运维效率
• 加强系统安全