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在雙85條件下分別施加光伏組件±1500 V電壓, 分析p型PERC雙面雙玻璃光伏組件PID現(xiàn)象, 發(fā)現(xiàn)p型PERC雙面雙玻璃光伏組件在負(fù)偏壓下更容易發(fā)生PID現(xiàn)象, 且背面PID現(xiàn)象嚴(yán)重。
引言
實(shí)際發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)及光伏組件PID在這個(gè)過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)， 使用EVA (乙烯-醋酸乙烯酯) 封裝的p型PERC雙面雙玻璃光伏組件， 正、背面的PID明顯變包裝材料， 使用POE (聚烯烴) 封裝后, 光伏組件正面PID緩解現(xiàn)象， 但背面仍然存在PID現(xiàn)象。
本文主要從不同的包裝材料出發(fā)， 分別使用EVA和POE材料包裝光伏組件， 通過(guò)PID, p型根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析PERC雙面雙玻光伏組件出現(xiàn)PID現(xiàn)象的原因。
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1 PID的定義
PID效應(yīng) (Potential Induced Degradation) 又稱電勢(shì)誘導(dǎo)衰減， 當(dāng)光伏組件的電極與邊框之間存在較高的偏置電壓時(shí)， 玻璃中的Na 離子遷移， 附著在電池片表面， 導(dǎo)致光伏組件功率下降[1]。
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2 p型PERC雙面雙玻璃光伏組件PID現(xiàn)象分析
2.1 實(shí)際電站PID現(xiàn)象
系統(tǒng)中光伏組件的陣列布置和偏壓如圖1所示。因?yàn)槊總€(gè)光伏組件的框架都是接地的， 偏置電壓會(huì)在單個(gè)組件和邊框之間形成， 所以, 光伏組件越接近負(fù)極輸出端， 負(fù)偏壓現(xiàn)象越明顯。
負(fù)偏壓時(shí)， 光伏組件邊框的電勢(shì)為零， 高于電池片電勢(shì)， 當(dāng)玻璃表面有水分、露水等時(shí)， 在組件表面形成帶電水膜， 由于電勢(shì)差，帶電水膜和電池片之間會(huì)形成模擬電場(chǎng)， 且Na 本身帶正電荷， 因此，在電場(chǎng)的作用下， Na 通過(guò)封裝材料向電池方向遷移， 從而發(fā)生PID現(xiàn)象[2]。在光伏電站系統(tǒng)中， 光伏組件離負(fù)極輸出端越近， 發(fā)生的PID現(xiàn)象越明顯。
2.2 p型PERC雙面雙玻璃光伏組件PID (-1500 V) 分析
使用不同的制造商POE及EVA材料對(duì)p型PERC包裝雙面雙玻璃光伏組件， 然后對(duì)組件施加-15000 V的電壓, 進(jìn)行PID 96 h, 如圖2所示。
從圖2可以看出：
1) 施加-1500 V電壓經(jīng)過(guò)PID 96 h后, POE封裝光伏組件正面衰減率在5%以內(nèi)；EVA光伏組件正面衰減率為5.17%。
2) 同一種包裝材料， 其背面衰減率明顯高于正面。POE封裝光伏組件的背面衰減率也高達(dá)4%~7%，使用EVA封裝的光伏組件背面衰減率更是高達(dá)30%。
2.3 p型PERC雙面雙玻璃光伏組件PID ( 1500 V) 分析
使用不同的制造商POE及EVA材料對(duì)p型PERC包裝雙面雙玻璃光伏組件， 然后施加組件 1500 V的電壓, 進(jìn)行PID 192 h, 結(jié)果如圖3所示。
從圖3可以看出， 當(dāng)給組件施加 1500 V電壓經(jīng)過(guò)PID 192 h后, 無(wú)論是使用EVA包裝光伏組件， 還是使用POE包裝光伏組件， 前后衰減率在5%以內(nèi)， 甚*低于負(fù)偏壓966 h。
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3 結(jié)果討論
3.1 使用EVA在負(fù)偏壓包裝的光伏組件， 正、背面PID現(xiàn)象均明顯
使用EVA封裝的p型PERC雙面雙玻璃光伏組件在負(fù)偏壓下， 正、背面PID現(xiàn)象都很明顯。造成這種情況的原因可能是：在高溫高濕的情況下， EVA易水解, 水解會(huì)產(chǎn)生醋酸根離子[3]， Na 結(jié)合醋酸根離子， 從而穿過(guò)EVA到電池表面， 影響電池片表面的電荷分布。
3.2 使用POE在負(fù)偏壓包裝的光伏組件， 背面更容易出現(xiàn)PID現(xiàn)象
使用POE封裝的p型PERC雙面雙玻璃光伏組件在負(fù)偏壓下， 背面更容易出現(xiàn)PID現(xiàn)象。造成這種情況的原因可能是：原因POE包裝光伏組件， 因POE結(jié)構(gòu)均由C-C鍵和C-H鍵組成, 不含有C=O或其它不飽和雙鍵， 無(wú)酸性物質(zhì)釋放， 且其體積電阻率比EVA大約1~2個(gè)數(shù)量級(jí)的材料， 水蒸氣透過(guò)率比EVA一個(gè)數(shù)量級(jí)， 因此, 在高溫高濕的情況下， 玻璃析出的Na 很難遷移到電池板表面。
但在高溫高濕的情況下， 體積電阻率降低， 材料中的硅烷偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑含有少量帶負(fù)電的離子， 因此, 在外加電場(chǎng)的作用下， 可使較少的Na 通過(guò)封裝材料到達(dá)電池片表面。
使用POE封裝光伏組件背面更容易出現(xiàn)PID因?yàn)殡p面PERC電池前部為化學(xué)鈍化， 氮化硅含有高密度固定正電荷， 對(duì)Na 具有一定的排斥作用， 部分會(huì)減弱Na 的富集;但是其背面為場(chǎng)鈍化, Al2O3/S i固定負(fù)電荷密度高， 沉淀在背面玻璃中Na 氧化鋁中的電荷再分布， 導(dǎo)致鈍化效果惡化。同時(shí), 雙面PERC電池片正面含有氧化硅減反射層， 可以起到抗PID效應(yīng), 背面沒(méi)有。
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4 結(jié)論
本文分別使用EVA和POE材料包裝光伏組件， 然后分析PID造成現(xiàn)象的原因， 并得出以下結(jié)論：
1) 使用EVA封裝的p型PERC雙面雙玻光伏組件容易出現(xiàn)PID現(xiàn)象;
2) 即使使用POEP型材料包裝PERC雙面雙玻璃光伏組件， 其背面出現(xiàn)PID現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)也很大， 這與電池本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
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