Met de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie wordt fotovoltaïsche energieopwekkingstechnologie op grote schaal toegepast, zowel in binnen- als buitenland, in diverse vormen en op uiteenlopende locaties. Het wordt voornamelijk gebruikt voor grootschalige zonne-energiecentrales op de grond, woon- en bedrijfsgebouwen, daken, geïntegreerde zonne-energie in gebouwen, zonne-energie voor straatlantaarns, enzovoort. Gebouwen, schaduwen, schoorstenen, stof, wolken en andere objecten kunnen de zonnepanelen op bepaalde locaties belemmeren. Daarom is er veel bezorgdheid over de mate waarin dergelijke factoren de energieopwekkingsefficiëntie van zonnecellen beïnvloeden en hoe dit probleem kan worden aangepakt.
In de praktijk bestaan zonnecellen doorgaans uit talrijke modules die in serie of parallel zijn geschakeld om de gewenste spanning of stroom te produceren. Om een hoog fotovoltaïsch rendement te behalen, moeten alle cellen in de module vergelijkbare eigenschappen hebben. Tijdens gebruik kunnen één of meer cellen echter ontregeld raken, bijvoorbeeld door scheuren, defecten aan interne verbindingen of schaduw, wat resulteert in een disharmonie tussen hun eigenschappen en die van het geheel.
Onder bepaalde omstandigheden zal een zonnecelmodule in een serieschakeling die in de schaduw ligt, als een belasting fungeren en de energie verbruiken die door andere, aan licht blootgestelde zonnecelmodules wordt opgewekt. De zonnecelmodule in de schaduw zal in deze periode opwarmen, wat resulteert in het zogenaamde 'hot spot'-effect. Dit effect kan catastrofale schade aan de zonnecel veroorzaken. Zonnecellen in de schaduw kunnen een deel van de energie verbruiken die door de aan licht blootgestelde zonnecellen wordt geproduceerd. Om te voorkomen dat de zonnecel door het hot spot-effect wordt beschadigd, moet een bypassdiode parallel tussen de positieve en negatieve pool van de zonnecelmodule worden geplaatst. Dit voorkomt dat de door het licht blootgestelde module opgewekte energie door de module in de schaduw wordt verbruikt.
Over de oorzaken van de hotspot, de bron van de probleemcellen en de bijbehorende tegenmaatregelen.
De belangrijkste component van een PV-module is de zonnecel. Over het algemeen moeten de elektrische eigenschappen van de zonnecellen in elke module vergelijkbaar zijn; anders treedt het zogenaamde hotspot-effect op bij cellen met slechte elektrische prestaties of cellen die in de schaduw liggen (probleemcellen).
Om oververhitting te voorkomen, moet elke cel parallel worden geschakeld met een ontkoppelingsdiode; als de batterij uitvalt of de cellen in de schaduw komen te staan, zal de ontkoppelingsdiode de defecte cellen omzeilen.
Het is niet praktisch om een diode parallel aan elke cel te schakelen. Een batterijmodule bevat doorgaans 18 (36 of 54 cellen in serie) of 24 (72 cellen in serie) cellen in serie met een diode parallel geschakeld.
Het is mogelijk dat, als de stroom die in deze 18 of 24 cellen wordt opgewekt inconsistent is, dat wil zeggen, wanneer er een defecte cel aanwezig is, de stroom door de string hotspots op de defecte cel zal veroorzaken. Als de stroom van string tot string varieert, zal er een sprongcurve of een afwijkende curve verschijnen op de karakteristieke curve van de module wanneer de bypassdiode is aangesloten.
Als de prestaties van de zonnecellen in de module inconsistent zijn, zullen er ongetwijfeld hotspots ontstaan. Het fenomeen hotspots kan worden gedetecteerd met behulp van de uitgangskarakteristiek van de module en infraroodbeelden.
Als de onregelmatigheid in de prestaties van de zonnecellen in de module wordt veroorzaakt door een verlies aan efficiëntie als gevolg van lichtverzwakking, kunnen we de aanwezigheid van een hotspot detecteren met behulp van de uitgangskarakteristiek van de module en infraroodbeelden. We kunnen de uitgangskarakteristiek van de module vóór en na verzwakking vergelijken en infraroodbeelden gebruiken om te zien hoe deze verandert vóór en na belichting.
Als de module niet is aangesloten op de bypassdiode, zal de uitgangskarakteristiek van de module, zelfs als er een defecte cel aanwezig is, geen stapcurve vertonen. De kortsluitstroom zou echter lager moeten zijn dan bij een normale module, wat wijst op het bestaan van een hotspot.
