光伏組件的潛在誘導(dǎo)衰減(PID) 會減少光伏發(fā)電系統(tǒng)對外輸出的電能，嚴(yán)重情況下會使光伏發(fā)電系統(tǒng)癱瘓，幾乎無法對外輸出電能。在溫度為85 ℃和85% 濕度的條件下，對單塊光伏組件進行潛在誘導(dǎo)衰減效應(yīng)的模擬測試，即組件的鋁邊框和輸出端產(chǎn)生1000 V 的電勢差，每隔6 h 測試組件的電致發(fā)光(EL) 和I-V 性能，老化時間持續(xù)了48 h。結(jié)果表明：該效應(yīng)會使組件產(chǎn)生漏電，漏電程度隨著實驗持續(xù)的時間而變得嚴(yán)重。運用電容器原理去解釋潛在誘導(dǎo)衰減產(chǎn)生的物理機制，前板采用亞克力板去制作新的光伏組件，能使組件的功率衰減控制在5%以內(nèi)，完全具有抗PID 的性能。
(一)

常規(guī)組件的PID 實驗

目前，大型光伏電站中的組件通常采用玻璃、雙層EVA 和背板來進行封裝。本次實驗采用“雙85”老化箱來模擬惡劣的自然環(huán)境，在組件的輸出端和包裹在組件上的鋁箔接上反向直流1000 V的高壓，老化時間在48 h 以上。連接示意圖如圖1 所示。

圖1 為光伏組件的電性能參數(shù)隨實驗時間推移的變化趨勢，圖2 為光伏組件隨實驗時間推移的EL 變化情況。







由圖1 可知，從實驗開始的20 h 內(nèi)，組件的最大功率點電壓和電流有微弱的衰減，隨著實驗時間的持續(xù)，將會出現(xiàn)急劇嚴(yán)重的衰減，尤其是最大功率點電流;與之相對應(yīng)的最大輸出功率與填充因子亦是如此。當(dāng)實驗一直持續(xù)到48 h 后，組件的并聯(lián)電阻衰減到0，串聯(lián)電阻變得非常大，以至于組件幾乎不對外輸出電力。

由圖2 可知，隨著時間的推移，組件中電池、片變黑的數(shù)量在增加，且分布在組件的邊框附近。

(二)

抗PID 效應(yīng)組件的封裝

常規(guī)組件中的電池片通常在p 型硅片表面擴散三氯氧磷形成p-n 結(jié)，則電池片的正表面存在大量電子，少子為空穴。當(dāng)在組件的輸出端和連接電極之間加上一個反向直流電壓時，會在鋁邊框和電池片之間形成一個超級大電容，增大或減少極板間的距離都能消除電容效應(yīng)。組件尺寸和厚度是一定的，所以只需減少封裝材料的介電常數(shù)來削減電容效應(yīng)，使封裝好的組件具有能抗擊一定PID 效應(yīng)的能力。

傳統(tǒng)組件采用前板玻璃、雙層EVA 和后TPT 背板進行封裝時，鋁邊框和電池片之間的封裝材料為1 μm 波長所對應(yīng)的介電常數(shù)為4.1的普通鈉鈣玻璃和EVA。我們采用新工藝在玻璃上開出電極孔，將其作為組件的背板，前板采用亞克力板，這樣做從理論上可減弱電容效應(yīng)，從而進一步抗擊PID 效應(yīng)。

組件制作的工藝流程為：單焊、串焊、層疊、層壓、切邊、裝框、固化、清洗。我們把制作好的組件同樣采用前面的測試方法進行驗證。圖3為新制作抗PID 效應(yīng)組件的實驗前和實驗50 h后的EL 圖。

通過對比實驗前后的EL 圖可發(fā)現(xiàn)，采用新的封裝方法制作的組件具有抗PID 效應(yīng)的性能。新制作光伏組件的功率是250 W，經(jīng)過PID 實驗后，組件功率降為243W，衰減率為2.8%，功率的變化遠小于5%。當(dāng)前業(yè)界認(rèn)為，組件的功率衰減小于5% 時，組件就具有抗PID 功能。

(二)

小結(jié)

通過對常規(guī)組件的PID 效應(yīng)的實驗，發(fā)現(xiàn)PID 效應(yīng)可嚴(yán)重破壞組件的輸出功率，且具有雪崩式的破壞。本文通過分析鋁邊框與電池片之間的封裝材料的電容效應(yīng)，提出了一種新的封裝方式，可有效消除光伏組件的PID 效應(yīng)。新制作抗PID 效應(yīng)的組件可減輕組件的重量，提高組件的強度;并且新制作的組件前板采用了亞克力板，當(dāng)溫度升高時易變形，利用該屬性可方便我們在組件的前表面壓印出金字塔結(jié)構(gòu)，以減少入射光的反射。

來源《太陽能》雜志社2018 年 第 5 期( 總第289 期)