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光伏组件的PID效应和封装材料的关系

导读: 摘要:本文对电位诱发衰减效应(PID)引起的光伏组件发电功率大幅度的衰减的原因进行了讨论,并提出了一些可能的解决方案。通过选择合适的封装材料可以抑制或消除PID现象。

  一、前言

  随着光伏组件大规模使用一段时间后,特别是越来越多的投入运营的大型光伏电厂运营三四年后,业界对光伏组件的电位诱发衰减效应(PID,PotentialInducedDegradation)的关注越来越多。尽管尚无明确的由PID原因引发光伏电站在工作三、四年后发生大幅衰减的报道,但对一些电站工作几年后就发生明显衰减现象的原因的种种猜测使光伏行业对PID的原因和预防方法的讨论越来越多。一些国家和地区已逐步开始把抗PID作为组件的关键要求之一。很多日本用户明确要求把抗PID写入合同,并随机抽检。欧洲的买家也跃跃欲试提出同样的要求。此趋势也使得国内越来越多的光伏电站业主单位、光伏电池和组件厂、测试单位和材料供应商对PID的研究越来越深入。

  其实早在2005年,Sunpower就发现晶硅型的背接触n型电池在组件中施加正高压后存在PID现象。2008年,Evergreen报道了PID出现在高负偏压下的正面连接p型电池组件中。在2010年,SolonSE报道在标准的单晶和多晶电池中都发现了极化效应。很快SolonSE和NREL就提出在负高偏压下使用任何工艺生产的P型电池标准组件都存在发生PID现象的极大风险。而CIGS组件的PID效应也有被报道。

  二、PID的检测方式

  PID测试有两种加速老化的方式:

  1)在特定的温度、湿度下,在组件玻璃表面覆盖铝箔、铜箔或者湿布,在组件的输出端和表面覆盖物之间施加电压一定的时间。

  2)在85%湿度85℃或者是60℃或85℃的环境下将-1000V直流电施加在组件输出端和铝框上96小时。

  在两种方式测试前,都对组件进行功率、湿漏电测试并EL成像。老化结束后,再次进行功率、湿漏电测试并EL成像。将测试前后的结果进行比较,从而得出PID在设定条件下的发生情况。第一种方式比较多的用于实验机构,而后一种方式比较多的被光伏组件厂采用。当PID现象发生时,从EL成像可以看到部分电池片发黑。光伏组件在上述两种测试方式下表现出的的EL成像图是不同的。第一种方式条件下,发黑的电池片随机的分布在组件内,而在第二种方式中,电池片发黑的现象首先在靠近铝框处发生。

  目前IEC尚没有出台有关实验室进行PID测试和评估的正式标准,但有一个工作文件,大致测试方式如下:

  (1)取样:按IEC60410要求,从相同批次中抽取,2个组件。

  (2)消除组件早期衰减效应,组件开路进行5-5.5Kwh/m2辐照。

  (3)目测,按IEC61215章节7,IEC61730-2章节10.1.3。

  (4)组件EL成像和最大功率测定。

  (5)湿漏电流测试和接地连续性测试。

  (6)60+/-2℃、85+/-5%,系统电压施加在组件输出端和铝框之间96小时。

  (7)组件EL成像和最大功率测定、湿热电流测定。

  (8)合格判定。

  合格判定依据于:

  (1)最大功率与初始值比,衰减不超过5%。

  (2)没有目测不合格现象,按IEC61215章节7,IEC61730-2章节10.1.3。

  (3)湿漏电流测试,符合IEC61215章节10.15。

  (4)试验结束后组件功能完整。

  要说明的是,越来越多的组件用户要求组件能通过85+/-2℃、湿度85+/-5%的测试。这个要求对组件厂而言是非常有挑战的,关键在于真正的量产,而不是做一两块可以通过双85测试的组件。

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