基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论.doc

基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论.doc基于光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施讨论(广东粤水电勘测设计有限公司广东广州510635)摘要:PID效应又称电势诱导衰减,是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料,电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移,而造成组件性能衰减的现象。相关研究和数据表明,PID效应与组件构成、封装材料、所处环境温度、湿度和电压有着紧密的联系。木文主要对光伏电站中光伏组件的PID现象及其解决措施进行讨论。关键词:镀膜工艺封装材料接地系统PID光伏前言:随着光伏行业的不断发展,光伏电站的应用越来越广泛。其中,组件的PID效应作为影响电站发电量的重要因素之一,受到了业界的广泛关注。研究表明,由于高效电池技术的应用,硅片扩散深度、硅片扩散后方块电阻较之前都有明显提升。加之晶体硅光伏组件的电路与其接地金属边框之间存在较高的电势差,从而造成了光伏组件高达70%的输出功率衰减。一、光伏电站中光伏组件PID现彖的形成机理电池是PID现象发牛的根本所在,而其现象则通过组件表现出来。发牛PID问题跟组件使用环境有很重要的关系,其活跃程度与温度、湿度有关,同时组件表面的导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体污染程度也与组件功率衰减相关联。在实际发电现场,PID现象已经被观察到,并有大量的实际案例发牛,已经给当前电站的稳定可靠运行带来较大的损失或风险。到目前为止,业内比较认可的PID衰减机理是:组件电极与边框之间由于存在较高的偏置电压,导致其在合适的条件下,玻璃表面会形成一层导电的正离子膜,该导电的离子膜即形成了模拟电场,在该电场的作用下,玻璃表面的钠离子会通过EVA迁移至电池表面或到达电池发射极的位置,PN结因此被破坏,串联电阻增大,并联电阻减小,组件EL照射时电池变黑变暗。此外,德国弗朗霍夫及TUV等研究机构还提出了形成PID的原因是由于玻璃表面钠离子迁移至电池内部,钠离子在电场的作用下迁移至扩散结的位置,由于钠离子的存在使得电池内部载流子与之形成一个内建电场,从而限制了载流子的输出,最终引起组件功率衰减。二、光伏电站中光伏组件PID现象的控制分析电池表面镀膜控制木文电池以P型单晶或多晶电池为讨论对象,N型电池由于其特殊的电池工艺和结构,其PID的衰减机理与P型电池有一定的差异。不同电池的折射率反映到微观结构,主要区别是低折射率的镀膜在电池表面形成的空隙结构较为疏松,这些空隙不能够有效阻止玻璃里面的钠离子向电池的PN结迁移,最终导致较大的功率衰减,而折射率越高的镀膜在电池表面形成的结构越致密。经过相关试验得知,随着折射率的提高,组件的抗PID性能明显提高,如果继续提高电池折射率,组件抗PID的效果会更好,,组件即使用普通EVA封装材料,其抗PID性能也能够达到较好的效果,但是如果折射率太高,电池效率会下降。此外,从电池结构考虑,在进行电池减反射膜处理前,在硅片表面增加1层二氧化硅的膜或叠层氮化硅的薄膜,使电池具有良好的抗PID性能,这2种技术工艺实现较为简单H几乎不增加电池的成本,因此被广泛应用。氧化硅膜层实现的方式主要有臭氧工艺和一氧化氮工艺两种。此外,近期也有研究人员在研究新型的PECVD氢化硅氧氮(SiON)和氢化氮化硅(SiN)的叠层结构,代替当前的多层氮化硅薄膜(各层折射系数不一样,从内层开始折射系数逐渐从高向低变化),让其作为晶