太阳能电站PID恢复及分析.pdf

提升电能质量 ·普及绿色电力 太阳能电站PID 恢复分析 1. 引言 本文回顾了太阳能电站PID 现象产生的原因及影响因素，介绍了避免太阳能 电站PID 现象的方法。列举了上海质卫环保科技有限公司开发的ANTIPID 电站PID 恢复设备在太阳能电站的应用情况。 2. PID 现象简介 光伏应用越来越多，电站规模越来越大，组件串联的数目不断增大。太阳能 组件承受高对地势能的几率越来越大，由于高压的存在，内部导电体与大地之间 （通过边框）之间存在泄漏电流。这种泄漏电流可能引起组件功率的衰减，一般 把这种衰减叫势能诱导衰减（PID ）。 对组件来说，泄漏电途径如图1 所示。 图1.太阳能电池组件泄露电途径示意图 泄漏电的途径主要经过玻璃（I ）、EVA与玻璃的界面（I ）、EVA （I ）、 1 2 3 背板材料（I ）和边框密封材料等到达边框。 4 2005年，NREL首次进行了组件内部与大地之间泄漏电流对组件可靠性方面 [1] 的研究 ，认为由组件内外电势差引起的电池片表面电荷的聚集是导致组件功率 衰减的重要原因。在内外高压存在的情况下，组件电池片的上下表面，特别是上 表面的材料中出现的离子迁移现象，电池片表面出现离子聚集，PN结中出现电 荷再分配的现象，引起了组件功率的降低，这种PID现象是可以恢复的。 泄露电产生过程中，还可能导致组件封装材料产生电化学腐蚀，导致组件串 提升电能质量 ·普及绿色电力 联电阻增大、透光率降低、脱层等现象，引起组件功率衰减，这种PID现象是不 可以恢复的。 PID现象与系统的安装状态、组件的封装材料及工艺、电池片的材料及工艺 [2] 都有很大的关系 。 近年来PID 已经成为国内外买家投诉组件质量的重要因素之一，它可以引起 一块组件功率衰减 50% 以上 （见图2 ），严重影响整个电站的功率输出。国际上 已经许多企业对组件的PID 现象进行分析。 图2 实际电站中的PID 组件EL 图像 3. PID 的研究概况 3.1 电池层面的研究 从电池片层面上讲，电池片功率随PID 时间的延长而变化的情况如图3 和表 1 所示。 图3 电池片IV 曲线随PID 时间延长的变化情况 提升电能质量 ·普及绿色电力 表1. 电池片功率数据随PID 时间延长的变化情况 Time[hr] Uoc[V] Isc[A] P[W] FF[%] Rsh[Ω] Initial 40 1.06 30 71.4 80.4 After 45 33.4 1.05 25 71.3 51.1 After 90 28.3 1.05 16.2 54.6 0.5 After 160 24.4 1.04 9.82 38.7 0.2 Deg. -4% -1.8% -67% -46% -100% 从上图3 可以看出，在 PID 过程中，并联电阻和 FF 变化比较明显，同时开 路电压也在不断下降，意味着pn 结分离电子和空穴的能力降低了。 短路电流Isc 受影响比较小，但也在不断降低。随着PID 的延长，pn 结的反 向阻隔特性不断减少或几乎完全丧失，这个可从并联电阻参数可以看出。这种现 象也可从PID 过程中的 EL 照片 （