淺析光伏電站中光伏組件衰減問題

　　近年來由于國內(nèi)政策大力扶持，光伏產(chǎn)業(yè)迎來全面復(fù)蘇。產(chǎn)業(yè)走向健康持續(xù)發(fā)展態(tài)勢，光伏企業(yè)也逐步由虧轉(zhuǎn)贏，這一切來自于國家對光伏發(fā)電的高額補貼和企業(yè)自身技術(shù)引進發(fā)展與升級，光伏地面電站建設(shè)快速升溫，但是地面電站也存在許多要急需解決的問題，如工程建設(shè)存在較多隱患，工程項目建設(shè)不符合國家的相關(guān)標準，有些技術(shù)不高企業(yè)為搶占資源獲取補貼，紛紛上馬光伏電站建設(shè)，浪費了有限資源，為電站安全運營埋下安全隱患，間接影響投資者的收益率，導(dǎo)致光伏行業(yè)發(fā)展面臨眾多阻礙，行業(yè)發(fā)展良莠不齊，光伏電站的建設(shè)完成后，發(fā)電量直接影響投資人的收益率，間接影響一個企業(yè)的資金流轉(zhuǎn)和企業(yè)的發(fā)展。

　　雖然我國光伏電站建設(shè)比例迅速升高，但是光伏電站發(fā)電量的衰減沒有引起重視，特別是EPC分布式光伏電站發(fā)電量衰減問題，在國外光伏電站這方面都建有相關(guān)標準，對于EPC而言，如果電站衰減比較大，那么承建商將面臨理賠風險。由于我國國內(nèi)光伏剛剛發(fā)展，在此方面投資商，包括相關(guān)光伏技術(shù)人員還沒有引起足夠重視。

　　光伏電站中的核心部件是光伏組件，光伏組件的質(zhì)量量和衰減問題，直接影響光伏電站的總發(fā)電量的高低，因此討論光伏組件的衰減對光伏電站的建設(shè)具有重要意義。

　　一，衰減一般分為光致衰減和老化衰減，目前國際上又提出一種獲得較多技術(shù)研究人員認同的PID電勢能誘導(dǎo)衰減，目前前兩者討論的比較多。光致衰減主要受電池工藝問題和電池原料，是指光伏組件在初始應(yīng)用的幾天輸出功率發(fā)生較大的急劇性下降，但是輸出功率會逐漸穩(wěn)定。

　　光致衰減理論：光照或電流注入導(dǎo)致硅片中的硼于氧結(jié)合形成硼氧復(fù)合體，進一步導(dǎo)致硅片中少子壽命降低，導(dǎo)致光伏組件效率下降

　　B+2O BO2 左邊少子壽命高，右邊相反

　　總結(jié)：硅片中的硼氧成分越高，在光照或電流注入條件下硼氧復(fù)合體越多，復(fù)合體越多組件功率衰減量越大，因此低氧，低硼，摻稼，摻磷，用稼磷替代硼能有效降低光伏組件衰減。

　　光伏組件光致衰減的解決途徑：硅片中氧元素和硼元素的含量決定了組件的光致衰減程度，因此硅片中硼氧越少往往硅片質(zhì)量越好，組件光致衰減量越少。從根本上來講光伏組件的光致衰減要從硅片入手：

　　方法一：改進摻硼p性直拉單晶硅質(zhì)量：在我國國內(nèi)，摻硼直拉單晶硅是我國目前硅幫市場的主流產(chǎn)品。在硅棒制作中要避免使用低質(zhì)量的多晶硅料;控制摻人過多低電阻n型硅料，避免生產(chǎn)高補償?shù)膒性單晶棒，因為硼氧含量極高，將導(dǎo)致光伏組件出現(xiàn)大幅度光致衰減；提高拉棒工藝水平，降低硼氧含量，降低缺陷密度，改進電阻率均勻性。

　　方法二：用稼替代硼元素：此種方法沒有發(fā)現(xiàn)光致衰減問題。

　　方法三：利用磁控直拉單晶硅，區(qū)熔單晶硅工藝，都是可以改變硅片質(zhì)量的。后者避免了大量氧進入晶體硅的缺陷，從而徹底解決了摻硼的硅片，光伏組件的衰減問題。

　　方法四：使用摻p的n型硅替代摻硼的p型硅片，n型硅片可以解決光致衰減問題，但是從現(xiàn)有技術(shù)和工藝來看，在轉(zhuǎn)換效率和制造成本上沒有優(yōu)勢。

　　方法五：提高硅片加工水平改進硅片性能的一致性，進一步借助硅片分選機改進硅片質(zhì)量如太陽能光伏電池片組件衰減測試儀。

　　方法六：由于光伏組件的光致衰減是由于電池的初始光致衰減導(dǎo)致的，可以在光伏組件制造前對硅片進行光致，完全可以把光致衰減控制在測量誤差之內(nèi)，大大提高了組件的輸出功率的穩(wěn)定性。

　　光伏組件的初始光致衰減試驗總結(jié)：

　　1太陽能電池片的性能發(fā)生衰減，就必然導(dǎo)致光伏組件輸出功率的下降，極易在組件中引起熱斑效應(yīng)，嚴重引起光伏電站一系列安全隱患.

　　2組件內(nèi)如果電池串與串之間電流不一致，在連接旁路二極管組件的 IV曲線上可以看出臺階曲線。

　　3通過測量光照前后組件的輸出特性和紅外成像分析可以考察組件的光致衰減現(xiàn)象。

　　二、老化衰減，在光伏電站中光伏組件長期應(yīng)用中出現(xiàn)的及緩慢的衰減，此衰減與光伏電池組件內(nèi)電池緩慢衰減有關(guān)，一般看來光伏組件的衰減速度與光伏組件生產(chǎn)工藝和組件封裝材料，組件應(yīng)用地環(huán)境成正相關(guān)。其中常見開裂，外觀變黃，風沙磨損，熱斑，組件老化都可以加速組件功率衰減。對于光伏組件老化衰減問題主要從光伏組件的工藝和材料及常見質(zhì)量問題入手。

　　三、PID光伏組件的電位誘發(fā)衰減效應(yīng)：現(xiàn)代研究者普遍人為這種組件衰減存在于組件內(nèi)部電路和其接地金屬邊框之間的高電壓會造成組件的功率衰減問，此外電位誘發(fā)衰減效應(yīng)。還和電池，玻璃,EVA,溫度，濕度和電壓有關(guān)。

　　衰減機理：高電壓的作用下，組件電池封裝材料和組件上表面，下表面的材料出現(xiàn)離子遷移，電池中出現(xiàn)熱載流子現(xiàn)象，電荷在分配降低了電池活性。

　　電位誘發(fā)衰減效應(yīng)解決方法，對改善電位誘發(fā)衰減效應(yīng)降低組件輸出功率損耗，提高光伏電站發(fā)電量的穩(wěn)定性，保證光伏電站壽命成為今后光伏電站效率研究的一個方向。