光伏组件潜在诱导衰减的研究

 光伏组件的潜在诱导衰减(PID) 会减少光伏发电系统对外输出的电能，严重情况下会使光伏发电系统瘫痪，几乎无法对外输出电能。在温度为85 ℃和85% 湿度的条件下，对单块光伏组件进行潜在诱导衰减效应的模拟测试，即组件的铝边框和输出端产生1000 V 的电势差，每隔6 h 测试组件的电致发光(EL) 和I-V 性能，老化时间持续了48 h。结果表明：该效应会使组件产生漏电，漏电程度随着实验持续的时间而变得严重。运用电容器原理去解释潜在诱导衰减产生的物理机制，前板采用亚克力板去制作新的光伏组件，能使组件的功率衰减控制在5%以内，完全具有抗PID 的性能。

(一)、常规组件的PID 实验

目前，大型光伏电站中的组件通常采用玻璃、双层EVA 和背板来进行封装。本次实验采用“双85”老化箱来模拟恶劣的自然环境，在组件的输出端和包裹在组件上的铝箔接上反向直流1000 V的高压，老化时间在48 h 以上。连接示意图如图1 所示。
图1 为光伏组件的电性能参数随实验时间推移的变化趋势，图2 为光伏组件随实验时间推移的EL 变化情况。

由图1 可知，从实验开始的20 h 内，组件的最大功率点电压和电流有微弱的衰减，随着实验时间的持续，将会出现急剧严重的衰减，尤其是最大功率点电流;与之相对应的最大输出功率与填充因子亦是如此。当实验一直持续到48 h 后，组件的并联电阻衰减到0，串联电阻变得非常大，以至于组件几乎不对外输出电力。

由图2 可知，随着时间的推移，组件中电池、片变黑的数量在增加，且分布在组件的边框附近。

(二)、抗PID 效应组件的封装

常规组件中的电池片通常在p 型硅片表面扩散三氯氧磷形成p-n 结，则电池片的正表面存在大量电子，少子为空穴。当在组件的输出端和连接电极之间加上一个反向直流电压时，会在铝边框和电池片之间形成一个超级大电容，增大或减少极板间的距离都能消除电容效应。组件尺寸和厚度是一定的，所以只需减少封装材料的介电常数来削减电容效应，使封装好的组件具有能抗击一定PID 效应的能力。

传统组件采用前板玻璃、双层EVA 和后TPT 背板进行封装时，铝边框和电池片之间的封装材料为1 μm 波长所对应的介电常数为4.1的普通钠钙玻璃和EVA。我们采用新工艺在玻璃上开出电极孔，将其作为组件的背板，前板采用亚克力板，这样做从理论上可减弱电容效应，从而进一步抗击PID 效应。

组件制作的工艺流程为：单焊、串焊、层叠、层压、切边、装框、固化、清洗。我们把制作好的组件同样采用前面的测试方法进行验证。图3为新制作抗PID 效应组件的实验前和实验50 h后的EL 图。

通过对比实验前后的EL 图可发现，采用新的封装方法制作的组件具有抗PID 效应的性能。新制作光伏组件的功率是250 W，经过PID 实验后，组件功率降为243W，衰减率为2.8%，功率的变化远小于5%。当前业界认为，组件的功率衰减小于5% 时，组件就具有抗PID 功能。

(三)、小结

通过对常规组件的PID 效应的实验，发现PID 效应可严重破坏组件的输出功率，且具有雪崩式的破坏。本文通过分析铝边框与电池片之间的封装材料的电容效应，提出了一种新的封装方式，可有效消除光伏组件的PID 效应。新制作抗PID 效应的组件可减轻组件的重量，提高组件的强度;并且新制作的组件前板采用了亚克力板，当温度升高时易变形，利用该属性可方便我们在组件的前表面压印出金字塔结构，以减少入射光的反射。

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