光伏組件功率衰減的罪魁禍?zhǔn)祝?/p>

:摘要：結(jié)合在光伏組件生產(chǎn)和電站質(zhì)量管理中遇到的問(wèn)題，對(duì)組件材料老化衰減及組件初始光致衰減原因進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，提出相應(yīng)對(duì)策。結(jié)果表明：組件材料老化功率衰減主要是EVA和背板老化黃變引起，組件初始功率衰減主要由于硅片內(nèi)硼、氧元素復(fù)合引起，提出的對(duì)策具有可行性。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“摩爾光伏”）

0引言

光伏組件是太陽(yáng)能發(fā)電的關(guān)鍵元件，光伏組件功率衰減是指隨著光照時(shí)間的增加，組件輸出功率不斷呈下降趨勢(shì)的現(xiàn)象[1]。組件功率衰減直接關(guān)系到組件的發(fā)電效率。國(guó)內(nèi)組件的功率衰減與國(guó)外最好的組件相比，仍存在一定差距，因此研究組件功率衰減非常有必要。組件功率衰減包括組件初始光致衰減、組件材料老化衰減及外界環(huán)境或破壞性因素導(dǎo)致的組件功率衰減[2]。外界環(huán)境導(dǎo)致功率衰減主要由光伏電站運(yùn)營(yíng)不當(dāng)造成，可通過(guò)加強(qiáng)光伏電站的維護(hù)進(jìn)行改善或避免；破壞性因素導(dǎo)致的組件功率衰減是由于組件明顯的質(zhì)量問(wèn)題所致，在組件生產(chǎn)和電站安裝過(guò)程對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)把控，可減少此類(lèi)功率衰減的現(xiàn)象。本文主要研究組件初始光致衰減及材料老化衰減。

1組件初始光致衰減分析

1.1組件初始光致衰減原理分析

組件初始光致衰減(LID)是指光伏組件在剛開(kāi)始使用的幾天其輸出功率發(fā)生大幅下降，之后趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象。普遍認(rèn)為的衰減機(jī)理為硼氧復(fù)合導(dǎo)致，即由p型(摻硼)晶體硅片制作而成的光伏組件經(jīng)過(guò)光照，其硅片中的硼、氧產(chǎn)生復(fù)合體，從而降低了其少子壽命。在光照或注入電流條件下，硅片中摻入的硼、氧越多，則生成復(fù)合體越多，少子壽命越低，組件功率衰減幅度就越大[3]。

1.2組件初始光致衰減的實(shí)驗(yàn)分析

本研究采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的辦法，在背板、EVA、玻璃和封裝工藝等條件完全一致情況下，采用兩組電池片(一組經(jīng)初始光照，另一組未經(jīng)初始光照)，分別將其編號(hào)為I和II。同時(shí)，生產(chǎn)出的所有組件經(jīng)質(zhì)量全檢及電致發(fā)光(EL)檢測(cè)，確保質(zhì)量完全正常。實(shí)驗(yàn)過(guò)程條件確保完全一致，采用同一臺(tái)太陽(yáng)能模擬儀測(cè)量光伏組件I-V曲線。

分別取I和II光伏組件各3組進(jìn)行試驗(yàn)，記錄其在STC狀態(tài)下的功率輸出值。隨后，將I和II光伏組件放置于輻照總量為60kWh/m2(根據(jù)IEC61215的室外暴曬試驗(yàn)要求)的同一地點(diǎn)進(jìn)行暴曬試驗(yàn)，分別記錄其功率，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，I組光伏組件整體功率衰減明顯較II組低。因此，可推測(cè)光伏組件的初始光致衰減主要取決于電池的初始光致衰減。在光伏組件封裝前對(duì)其電池片進(jìn)行初始光照，則組件功率衰減會(huì)顯著減弱。

1.3組件初始功率衰減與I-V曲線不良的關(guān)系研究

隨機(jī)選取一塊質(zhì)量正常組件，組件內(nèi)所有電池的衰減基本一致，對(duì)其進(jìn)行功率測(cè)試，I-V曲線平滑曲線如圖1所示。

由圖1可知，盡管輸出功率下降，但I(xiàn)-V曲線平滑、無(wú)臺(tái)階，其紅外圖像類(lèi)似正常組件，即無(wú)熱斑出現(xiàn)。

取光伏組件中任一電池片無(wú)初始光照衰減，即組件內(nèi)電池的衰減不一致，對(duì)其進(jìn)行功率測(cè)試，I-V曲線如圖2所示。

由圖2中I-V曲線出現(xiàn)臺(tái)階可看出，組件內(nèi)部整體輸出功率下降的同時(shí)，未經(jīng)初始光照衰減的電池片造成光伏組件整體電流降低、輸出功率減小。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，如果光伏組件內(nèi)部電池片衰減不一致，導(dǎo)致組件內(nèi)部串聯(lián)的電池片產(chǎn)生電流失配，由此I-V曲線出現(xiàn)臺(tái)階。在組件生產(chǎn)的質(zhì)量檢驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)組件I-V曲線出現(xiàn)臺(tái)階的問(wèn)題組件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究，也進(jìn)一步驗(yàn)證了組件的初始光致功率衰減是導(dǎo)致I-V曲線異常的內(nèi)在原因。

1.4組件初始光致衰減的驗(yàn)證

為確保組件功率質(zhì)量，在組件制造過(guò)程中，隨機(jī)對(duì)抽取組件進(jìn)行太陽(yáng)下暴曬，暴曬至組件功率基本穩(wěn)定為止，檢測(cè)其初始光致衰減值，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表2可知，光伏組件初始都有光致衰減現(xiàn)象，但不同批次功率衰減幅度差異較大，1%～3.7%都有，因此改善初始光致衰減現(xiàn)象顯得非常必要。

通過(guò)以上分析可知，組件初始光衰幅度主要取決于電池光致衰減，電池光致衰減則由硅片的硼、氧含量等決定。要消除由于組件初始功率衰減導(dǎo)致的問(wèn)題，可利用硅片分選機(jī)來(lái)控制硅片質(zhì)量，確保硅片內(nèi)部的硼、氧元素含量處于正常范圍，從而保障電池片的轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)在組件封裝前，對(duì)電池片進(jìn)行功率分檔，保證電池片功率匹配，從而改善組件的初始光致功率衰減問(wèn)題。