光伏组件的PID效应及形成原因分析.docx

在光伏发电系统中，由于潮湿、高温的环境容易产生水蒸气，如果水汽深入组件，那么封装材料(ENC)的导电率上升，相应组件的泄漏电流增大，会造成组件表面极化现象，即PID效应。因此组件在高湿或高温环境的光伏系统尤其是渔光互补光伏系统、沿海光伏系统、赤道附近的光伏系统中因为PID效应导致的功率损失比较厉害。PID效应及形成原因分析PID效应(Potential Induced Degradation)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。PID的真正原因到目前为止没有明确的定论，但各个光伏电池组件厂和研究机构的数据表明，PID与电池、玻璃、胶膜、温度、湿度和电压有关。目前可以明确的是PID现象和电池片表面的反射层有关，提高反射层的折射率可以有效地降低PID现象的发生。含Si多的减反层比含N多的减反层更可以抵抗PID现象。当减反层的折射率大于2.2后，PID现象不再被观察到。而当折射率小于2.08后，组件很难通过PID测试。目前有不少的光伏电池厂在做针对电池和PID的关系的测试中也发现了类似的现象，所以改变折射率成为抗PID的手段之一。但改变电池减反层的折射率会改变电池生产成本和电池的发电效率，在不提高成本并且基本不改变效率的情况下做到抗PID对电池厂是一个非常大的难度。使用于光伏组件的玻璃是含钠离子的玻璃。有文献报道，在高温高湿情况下硅酸盐玻璃表面会有碱析出，主要成分是Na2O、MgO。而当把玻璃更换成石英玻璃后，在同样的测试条件下，没有PID现象被发现。在有Q-Cell参与的PID研究中，非常明确的发现玻璃和胶膜对PID现象的发生有明确的关系。该实验特殊设计了六种非常规的组件，其中五种分别是将玻璃替换成石英玻璃或PVF薄膜、将EVA替换成其它封装材料、将玻璃-EVA-电池的紧密结合改成松散结合。结果发现这五种组件在老化后都没有PID现象。但要降低玻璃中钠离子的含量，成本非常高，可行性不大。选择合适的胶膜变得非常重要。EVA和PVB封装的组件都被发现在湿热老化非常容易产生PID现象。选用测试方法85%湿度85下，在组件表面覆盖铜箔并连接200V的正极，电池连接负极，48小时后即发现电池效率大幅度衰减。外部可能原因：容易在潮湿的环境下发生，并且活跃程度与潮湿程度相关，同时组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度，也与上述衰减现象的发生有关。到目前为止，形成机理还不是太明确，推测来自于钠钙玻璃的金属离子是形成上述具有PID效应的漏电流的主要载流介质。内部可能原因：1：系统方面：逆变器接地方式和组件在阵列中的位置，决定了电池片和组件受到正偏压或者负偏压。电站实际运行情况和研究结果表明：如果整列中间一块组件和逆变器负极输出端之间的所有组件处于负偏压下，则越靠近输出端组件的PID现象越明显。而在中间一块组件和逆变器正极输出端中间的所有组件处于正偏压下，PID现象不明显。2：组件方面：环境条件，如湿度等的影响导致了漏电流的产生。3：电池方面：电池片由于参杂不均匀导致方块电阻不均匀;优化电池效率而采用的增加方块电阻会使电池片更容易衰减，导致容易