对晶体硅光伏组件非正常衰减和失效做分析。非正常衰减和失效现象的原因较多,涉及的责任方主要有组件制造方、运输方、安装方、运维方、电站设计方等等。只有分清责任方,才有利于解决非正常衰减和失效的问题,延长组件的使用寿命,为投资者带来更多的效益。
2.晶体硅光伏组件非正常衰减和失效的原因:
2.1组件的PID现象:
这是近几年讨论较多的话题,笔者认为,如果光伏电站的组件发生了PID现象,其责任首先在电站设计方。
若设计方要求组件制造方提供抗PID的组件,而在电站实际运行中还是产生了PID现象,则组件制造方应承担相应的责任。
我们知道,晶体硅光伏组件电位诱发衰减效应简称PID(Potential Induced Degradation),在负高偏压下使用任何工艺生产的P型电池常规组件和在正高偏压下使用任何工艺生产的N型电池常规组件都存在发生PID现象的极大风险,那么安装在现场的组件可能产生PID现象的必要条件是什么呢?在实际的应用条件下,上午太阳初升后的一段时间内,往往是PID现象相对强烈的时段,原因是组件在经历了一个不发电的夜晚后,其表面会有凝露现象发生,会造成光伏系统在早晨太阳初升后的一段时间内,其表面较为潮湿的情况下,承受前面提及的系统偏置电压。
组件发生PID现象必须满足以下几个条件:
1)P型硅电池组件正极接地,或N型硅电池组件负极接地。
2)组件表面有一层水膜(一般清晨会有露水)。
3)有能使组件产生高电压的阳光;
4)组件封装材料用的是常规钠钙玻璃和常规EVA,电池是常规工艺制成。
组件在满足以上四条时就有产生PID现象的可能。也就是说,PID现象的产生是玻璃表面与组件内部电路的高压,导致玻璃中钠离子迁移到电池,破坏PN结的结果,与组件边缘和背板渗水等并无直接关系。2、3条是自然现象,无法避免,1、4条则可以人为控制。
图(1) PID示意图
组件产生PID现象后,经EL测试,一般可见电池片衰减发黑的现象首先在靠近铝边框处发生,因为这些地方的电压较高。另外,与逆变器输入端相邻的组件电路通常承受着最大系统电压,所以这些位置的组件也最容易产生PID现象。
设计电站的人员若了解了电站内的组件有可能满足以上几个条件时,就应该采取相应措施,以防止组件产生PID现象。可采取的措施有:从系统上而言,可以采用串联组件的负极接地或是在晚间对可能产生PID现象的组件和大地之间施加正电压(对P型硅的组件而言)。另一个可能的情况是,随着微逆变器的使用,系统电压降低,产生的PID效应是否可以忽略不计。以上的三个方案都会带来额外的设备成本和效率的下降。从组件和电池而言,电池端采用不同折射率或双层减反射钝化膜和组件端使用高电阻率的胶膜都可有效减缓PID 现象的产生。
双玻组件无边框,组件本身无需接地,使双玻组件在有晨露等湿气的情况下,由于与支架相连的卡簧或挂钩面积较小,连通接地支架的阻抗较常规组件大的多,所以其产生PID现象的可能性要比常规组件小的多。
作者:夏俊杰 张蠡 王栋 邵爱军 温建军 来源:海润光伏科技股份有限公司
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