晶體硅光伏組件非正常衰減和失效分析

非正常衰減和失效現(xiàn)象的原因較多，涉及的責(zé)任方主要有組件制造方、運(yùn)輸方、安裝方、運(yùn)維方、電站設(shè)計(jì)方等等。只有分清責(zé)任方，才有利于解決非正常衰減和失效的問(wèn)題，延長(zhǎng)組件的使用壽命，為投資者帶來(lái)更多的效益。

1．問(wèn)題的提出

隨著光伏發(fā)電裝機(jī)容量的迅速增長(zhǎng)，業(yè)主對(duì)晶體硅光伏組件質(zhì)量的要求越來(lái)越高。我們經(jīng)常可以看到，組件生產(chǎn)工廠內(nèi)，業(yè)主雇傭的第三方質(zhì)量檢驗(yàn)人員一絲不茍地在線檢驗(yàn)組件。甚至發(fā)貨前還要重新進(jìn)行外觀檢查、功率復(fù)測(cè)和EL測(cè)試，生怕出廠到光伏電站項(xiàng)目的組件出現(xiàn)問(wèn)題。于是乎，對(duì)組件的要求越來(lái)越高，檢驗(yàn)越來(lái)越嚴(yán)。首先，筆者對(duì)于第三方檢驗(yàn)人員的工作態(tài)度和敬業(yè)精神表示贊賞和尊重。但是，盡管經(jīng)過(guò)如此嚴(yán)格檢驗(yàn)的組件產(chǎn)品，經(jīng)出廠運(yùn)輸、安裝建成電站后、組件輸出功率衰減塊、組件質(zhì)量出現(xiàn)各種問(wèn)題的現(xiàn)象依然存在，這是為什么呢？

其實(shí)，組件外觀、出廠前功率和EL測(cè)試各自分別表明了組件質(zhì)量的一個(gè)方面，外觀和測(cè)試看不到的內(nèi)在質(zhì)量也很重要。外觀良好，測(cè)試合格的組件并不一定就衰減不快，出廠時(shí)完美無(wú)缺的組件到了電站并不一定沒(méi)有質(zhì)量問(wèn)題，我們只有充分了解組件從生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝到運(yùn)維各個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，并嚴(yán)格分清這些問(wèn)題的責(zé)任方，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)由責(zé)任方處理和解決問(wèn)題，才能使光伏組件在它的生命周期內(nèi)發(fā)揮最大效能，為投資者創(chuàng)造更大的效益。

那么，導(dǎo)致電站發(fā)電不足的原因都有哪些呢？又都應(yīng)該由誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)？由誰(shuí)來(lái)處理和解決問(wèn)題呢？光伏電站發(fā)電量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求和衰減快的原因很多，我們不談電站設(shè)計(jì)、選址、陣列朝向、陰影遮擋、電纜損失、匯流箱和逆變器損耗、氣象條件等因素對(duì)光伏電站發(fā)電量的影響，也不涉及組件正常初始衰減和長(zhǎng)期自然衰減，只對(duì)組件非正常衰減和失效做分析，希望能找出原因，分清責(zé)任，各負(fù)其責(zé)，解決問(wèn)題。

2．晶體硅光伏組件非正常衰減和失效的原因

2．1組件的PID現(xiàn)象

這是近幾年討論較多的話題，筆者認(rèn)為，如果光伏電站的組件發(fā)生了PID現(xiàn)象，其責(zé)任首先在電站設(shè)計(jì)方。

若設(shè)計(jì)方要求組件制造方提供抗PID的組件，而在電站實(shí)際運(yùn)行中還是產(chǎn)生了PID現(xiàn)象，則組件制造方應(yīng)承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。

我們知道，晶體硅光伏組件電位誘發(fā)衰減效應(yīng)簡(jiǎn)稱PID（Potential Induced Degradation），在負(fù)高偏壓下使用任何工藝生產(chǎn)的P型電池常規(guī)組件和在正高偏壓下使用任何工藝生產(chǎn)的N型電池常規(guī)組件都存在發(fā)生PID現(xiàn)象的極大風(fēng)險(xiǎn)，那么安裝在現(xiàn)場(chǎng)的組件可能產(chǎn)生PID現(xiàn)象的必要條件是什么呢？在實(shí)際的應(yīng)用條件下，上午太陽(yáng)初升后的一段時(shí)間內(nèi)，往往是PID現(xiàn)象相對(duì)強(qiáng)烈的時(shí)段，原因是組件在經(jīng)歷了一個(gè)不發(fā)電的夜晚后，其表面會(huì)有凝露現(xiàn)象發(fā)生，會(huì)造成光伏系統(tǒng)在早晨太陽(yáng)初升后的一段時(shí)間內(nèi)，其表面較為潮濕的情況下，承受前面提及的系統(tǒng)偏置電壓。

組件發(fā)生PID現(xiàn)象必須滿足以下幾個(gè)條件

1）P型硅電池組件正極接地，或N型硅電池組件負(fù)極接地。

2）組件表面有一層水膜（一般清晨會(huì)有露水）。

3）有能使組件產(chǎn)生高電壓的陽(yáng)光；

4）組件封裝材料用的是常規(guī)鈉鈣玻璃和常規(guī)EVA，電池是常規(guī)工藝制成。

組件在滿足以上四條時(shí)就有產(chǎn)生PID現(xiàn)象的可能。也就是說(shuō)，PID現(xiàn)象的產(chǎn)生是玻璃表面與組件內(nèi)部電路的高壓，導(dǎo)致玻璃中鈉離子遷移到電池，破壞PN結(jié)的結(jié)果，與組件邊緣和背板滲水等并無(wú)直接關(guān)系。2、3條是自然現(xiàn)象，無(wú)法避免，1、4條則可以人為控制。

圖（1） PID示意圖

組件產(chǎn)生PID現(xiàn)象后，經(jīng)EL測(cè)試，一般可見電池片衰減發(fā)黑的現(xiàn)象首先在靠近鋁邊框處發(fā)生，因?yàn)檫@些地方的電壓較高。另外，與逆變器輸入端相鄰的組件電路通常承受著最大系統(tǒng)電壓，所以這些位置的組件也最容易產(chǎn)生PID現(xiàn)象。

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