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光伏组件是太阳能发电系统的核心部件，由多个关键组成部分构成。最外层是钢化玻璃，提供透光性和机械保护。内部是太阳能电池片，这是进行光电转换的核心元件。电池片之间通过互连条进行串联连接，确保电流能够在整个组件中一致流动。背板提供电气绝缘和环境保护，铝合金边框则提供结构支撑。这种串联连接方式是理解热斑形成机制的关键基础。
在理想的工作条件下，光伏组件表现出最佳的发电性能。太阳光均匀照射到每个电池片上，激发电子-空穴对的产生，形成光生电流。由于光照条件一致，每个电池片都产生相同大小的电流，约5安培。这些电流在串联电路中顺畅流动，从第一个电池片流向最后一个电池片，最终输出稳定的300瓦功率。同时，组件的温度分布也很均匀，大约在25到35摄氏度之间，这是光伏组件的理想工作状态。
当光伏组件的部分电池片被遮挡时，就会发生电流失配现象。被遮挡的电池片由于光照不足，产生的电流大幅下降，从原来的5安培降至2安培。然而，由于电池片采用串联连接，根据串联电路的基本特性，整个电路中的电流必须保持一致。因此，整串电池片的电流都会被限制在最弱电池片的电流水平，即2安培。这导致整个组件的输出功率从300瓦急剧下降到120瓦，功率损失高达60%。这种电流失配是热斑形成的根本原因。
当电流失配发生时，正常工作的电池片会对失配电池片施加反向电压。在我们的例子中，失配电池片承受约负12伏的反向电压，而正常电池片维持正0.6伏的工作电压。这种反向偏置使失配电池片从发电模式转变为耗电模式，就像一个电阻一样消耗电能。根据功率公式P等于电压乘以电流，失配电池片消耗的功率约为180瓦，这些电能全部转化为热能，导致局部温度急剧上升，形成热斑。这就是热斑形成的核心物理机制。
热斑的温升过程是一个渐进且危险的过程。初始阶段，反向偏置开始产生热量，温度从25摄氏度逐渐上升。在前2分钟内，温度升至55摄氏度。随着时间推移，高温导致电池片材料性能进一步恶化，电阻增大，产生更多热量，形成正反馈循环。在5分钟后，温度可能超过115摄氏度，远超85摄氏度的危险阈值。最终，热斑区域温度可能达到150摄氏度以上，这种极高温度不仅会永久损坏电池片，还可能引发火灾等安全事故。