Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, la tecnologia di generazione di energia fotovoltaica si è ampiamente diffusa sia in patria che all'estero, in diverse forme e in una vasta gamma di luoghi, principalmente per centrali fotovoltaiche terrestri su larga scala, edifici residenziali e commerciali, tetti, integrazione fotovoltaica negli edifici, lampioni fotovoltaici e così via. Edifici, ombre, camini, polvere, nuvole e altri ostacoli possono inevitabilmente ostruire i moduli solari in determinate posizioni. Di conseguenza, molti si interrogano su quanto tali fattori compromettano l'efficienza di generazione di energia delle celle solari e su come ovviare a questo problema.
In pratica, le celle solari sono tipicamente costituite da numerosi moduli collegati in serie o in parallelo per produrre la tensione o la corrente desiderata. Per ottenere un'elevata efficienza di conversione fotovoltaica, ogni cella del modulo deve presentare caratteristiche simili. Durante l'utilizzo, una o più celle possono non essere perfettamente compatibili, ad esempio a causa di crepe, guasti alle connessioni interne o ombreggiamento, con conseguente disomogeneità tra le loro caratteristiche e quelle dell'insieme.
In determinate condizioni, un modulo fotovoltaico ombreggiato in un circuito derivato in serie può fungere da carico, consumando l'energia generata dagli altri moduli fotovoltaici illuminati. In questo caso, il modulo ombreggiato si surriscalda, causando l'effetto "punto caldo" (hot spot). Questo fenomeno può provocare danni catastrofici al modulo fotovoltaico. I moduli ombreggiati possono consumare parte dell'energia prodotta dai moduli illuminati. Per evitare che il modulo fotovoltaico venga danneggiato dall'effetto "punto caldo", è necessario collegare un diodo di bypass in parallelo tra i terminali positivo e negativo del modulo. In questo modo si impedisce che l'energia prodotta dal modulo illuminato venga consumata dal modulo ombreggiato.
Informazioni sulle cause del punto critico, la fonte delle cellule problematiche e le relative contromisure.
Il componente fondamentale di un modulo fotovoltaico è la cella solare. In generale, le caratteristiche elettriche delle celle solari utilizzate in ciascun modulo dovrebbero essere simili; in caso contrario, si verificherebbe il cosiddetto effetto hot spot sulle celle con prestazioni elettriche scadenti o che sono ombreggiate (celle problematiche).
Per evitare punti di surriscaldamento, ogni cella deve essere collegata in parallelo con un diodo di bypass; in caso di guasto della batteria o di ombreggiamento delle celle, il diodo di bypass escluderà le celle problematiche.
Non è pratico collegare un diodo in parallelo a ciascuna cella. In genere, un assemblaggio contiene 18 (36 o 54 celle in serie) o 24 (72 celle in serie) celle in serie con un diodo in parallelo.
È possibile che, se la corrente prodotta in queste 18 o 24 celle è incoerente, ovvero in presenza di una cella problematica, la corrente che attraversa la stringa induca punti caldi sulla cella problematica. Se la corrente varia da stringa a stringa, sulla curva caratteristica del modulo con il diodo di bypass collegato comparirà una curva a gradini o una curva anomala.
Se le prestazioni delle celle solari all'interno del modulo sono incoerenti, si verificheranno sicuramente dei punti caldi. Il fenomeno dei punti caldi può essere rilevato utilizzando la curva caratteristica di uscita del modulo e l'imaging a infrarossi.
Se l'irregolarità delle prestazioni delle celle solari nel modulo è causata da una perdita di efficienza a seguito dell'attenuazione della luce emessa dalle celle, possiamo rilevare la presenza di un problema di hot spot utilizzando la curva caratteristica di uscita del modulo e l'imaging a infrarossi. Possiamo confrontare la curva caratteristica di uscita del modulo prima e dopo l'attenuazione, nonché utilizzare l'imaging a infrarossi per osservare come cambia prima e dopo l'illuminazione.
Se il modulo non è collegato al diodo di bypass, anche in presenza di una cella difettosa, la curva caratteristica di uscita del modulo non presenta gradini, ma la corrente di cortocircuito dovrebbe essere inferiore a quella di un modulo normale, il che indica la presenza del fenomeno del punto caldo.
