電位誘導(dǎo)PID衰減

1、電位誘導(dǎo)PID衰減電位誘發(fā)衰減 PID (Potential Induced Degradation)現(xiàn)象是指在高溫多濕環(huán)境下，高電壓流經(jīng)太陽(yáng)能電池單元便會(huì)導(dǎo)致輸出功率下降的現(xiàn)象,是光伏電池所特有的現(xiàn)象。 在過(guò)去的幾十年里，由于系統(tǒng)偏壓而引起組件功率大幅衰減,有的衰減甚至超過(guò) 50%。PID與環(huán)境因素、組件材料以及逆變器陣列接地方式等有關(guān)。衰減機(jī)理三種衰減模式:1.1模式1光伏組件正向偏壓，會(huì)導(dǎo)致帶正電的載流子穿透玻璃,通過(guò)接地邊框流向地面,光伏組件表面就會(huì)累積負(fù)電荷:這些負(fù)電荷會(huì)與空穴復(fù)合，降低組件性能這些負(fù)電荷積聚在組件表面,會(huì)吸引正電荷Na+聚集在玻璃表面，導(dǎo)致分層現(xiàn)象。Na2O),在潮

2、濕環(huán)(光伏組件外表面的玻璃主要成分為二氧化硅和純堿(主要提供境下，EVA水解產(chǎn)生醋酸，與玻璃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生Na+。)1.2模式2 如果通過(guò)電池片的電壓為負(fù)，邊框正偏壓，則陽(yáng)極離子流入電池片，造成減（正、負(fù)離子復(fù)合）； 如果通過(guò)電池片的電壓為正，邊框負(fù)偏壓，則陽(yáng)極離子流出電池片，聚集在p-n結(jié)衰p-n結(jié)附近，降低活性。Proposed modelF口和I“白 tans move mtc ceil dxjniirx junctionPg an4 eqv。vuf ofB toward urf j at ttvjunctkon1.3模式3電解腐蝕，造成光伏組件的等效串聯(lián)電阻變大。2造成PID衰減的原

3、因外部原因：高溫、潮濕、逆變器陣列接地方式內(nèi)部原因：系統(tǒng)、組件和電池片2.1系統(tǒng)方面逆變器接地方式和組件在陣列中的位置決定了光伏組件處于正偏壓或負(fù)偏壓。在實(shí)際應(yīng)用的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，光伏陣列的MPPT電壓、電網(wǎng)電壓和逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了光伏陣列輸出端的對(duì)地電壓（大小和正負(fù)關(guān)系），而與逆變器輸入端相鄰的組件電路通常承受著實(shí)際的最大系統(tǒng)電壓。如果陣列中間一塊光伏組件和逆變器負(fù)極輸出端之間的所有組件處于負(fù)偏壓，則越靠近逆變器負(fù)輸出端的組件 PID現(xiàn)象越明顯。而在中間一塊組件和逆變器正極輸出端之間的所有組件處于正偏壓下，則 PID現(xiàn)象不明顯。國(guó)二三W口 nat bcncnF4r州 小 卜tnZWn&q

4、uot;一and g小r vri.TTi j_ wf>】F 號(hào) 9* 42.2組件方面封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道，玻璃中的鈉離子是決定體電阻的主要因素。2.3電池片方面電池工藝良好質(zhì)量的硅片以及嚴(yán)格的電池片工藝基底材料的性能-硅片電阻率半導(dǎo)體摻雜濃度會(huì)影響p-n結(jié)的耗盡區(qū)寬度，低摻雜電阻率大的硅片PID減少發(fā)射極的方塊電阻優(yōu)化電池效率而采取的增加方塊電阻會(huì)使電池片更容易衰減 電池片由于摻雜不均勻?qū)е路綁K電阻不均勻，進(jìn)而容易出現(xiàn)PID現(xiàn)象方塊電阻（面電阻）反映擴(kuò)散深度和擴(kuò)散濃度。摻雜濃度高、結(jié)深、方塊電阻小，反之電阻大。實(shí)驗(yàn)表明，方塊電阻較大時(shí)，光伏電池能輸出更高的電壓

5、和電流，因此為提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率， 可以可通過(guò)選出最優(yōu)方塊電阻值來(lái)獲得最恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換效率。但增加方塊電阻會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)電阻增大、填充因子降低。減反射層的性能PID現(xiàn)象和電池片表面的反射層有關(guān)，提高反射層的折射率可以有效地降低PID現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)減反層的折射率大于 2.2后，PID現(xiàn)象不再被觀察到。而當(dāng)折射率小于2.08后，組件很難通過(guò)PID測(cè)試。目前有不少的光伏電池廠在做針對(duì)電池和PID的關(guān)系的測(cè)試中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。3解決措施3.1 系統(tǒng)從系統(tǒng)上而言，可以采用串聯(lián)組件的負(fù)極接地方式來(lái)降低PID影響；將逆變器直流側(cè)接地，但是現(xiàn)在的逆變器技術(shù)并不允許直流側(cè)接地，主要是因?yàn)闊o(wú)變壓器的逆變器對(duì)直流、

6、交流不能進(jìn)行隔離，所以不能接地；組件在正向偏壓下PID影響相對(duì)于負(fù)偏壓下影響很小，因此一種方法是使任意一塊組件均處于正偏壓。從系統(tǒng)上而言，可以采用串聯(lián)組件的負(fù)極接地方式來(lái)降低PID影響；將逆變器直流側(cè)接地，但是現(xiàn)在的逆變器技術(shù)并不允許直流側(cè)接地，主要是因?yàn)闊o(wú)變壓器的逆變器對(duì)直流、交流不能進(jìn)行隔離，所以不能接地；因?yàn)镻ID衰減是一個(gè)可逆的過(guò)程，因此可以通過(guò)夜間對(duì)光伏組件施加反向電壓來(lái)降低PID的影響；另一種預(yù)防措施，就是采用微型逆變器：系統(tǒng)電壓降低，且每臺(tái)隔離型微逆直流負(fù)端可以接地，產(chǎn)生的 PID效應(yīng)應(yīng)該可以降低甚至忽略不計(jì)；3.2 組件3.2.1 減反層含Si多的減反層比含 N多的減反層更可以抵抗 PID現(xiàn)象。改變折射率成為抗 PID的手段之一，但改變電池減反層的折射率會(huì)改變電池生產(chǎn)成本和電池的發(fā)電效率，在不提高成本并且基本不改變效率的情況下做到抗PID對(duì)電池廠是一個(gè)非常大的難度。3.2.2 封裝在組件中替換玻璃（降低 Na+）,但成本太高幾乎不可行。替換EVA,但新材料帶來(lái)成本提高和使用中的持續(xù)風(fēng)險(xiǎn)。以 POE-PE為例 目前除非對(duì)組件進(jìn)行 PID測(cè)試，尚無(wú)直