众所周知,光伏组件的【de】衰【shuāi】减对【duì】于系统的【de】发电量有着重要影【yǐng】响,根据国家规定【dìng】:单【dān】晶硅组件首年【nián】衰减不超过3%,多晶硅组件首【shǒu】年【nián】衰减不【bú】超过【guò】2.5%,以后每年不超过0.7%。组件【jiàn】的衰减主要分为:光致衰减、老化衰减与【yǔ】PID电势能诱导衰减。

什么是PID效应?

PID的英文【wén】全称是:Potential Induced Degradation,即电势诱导衰减【jiǎn】。

Sun Power公司【sī】于2005年最先发【fā】现PID效应【yīng】时【shí】提出: 组【zǔ】件串联后【hòu】可形成【chéng】较高的系统电压(以美国【guó】为代【dài】表【biǎo】的600V,以欧洲为代【dài】表的【de】1000V),组件长期在高电压工【gōng】作,在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流,大【dà】量电【diàn】荷【hé】聚集在电池片表面,使得电池片表【biǎo】面的钝化效【xiào】果恶化,导【dǎo】致【zhì】填充【chōng】因【yīn】子(FF)、短路电流(Isc)、开路电压(Voc)降低,使组件性能低于设计标准【zhǔn】。

PID效应的成因

电池组件在【zài】封装【zhuāng】的层【céng】压过【guò】程中,分为5层【céng】。从外【wài】到【dào】内为【wéi】:玻璃、EVA、电池片、EVA、背板。由于EVA材料不可【kě】能做到100%的【de】绝【jué】缘,特别是【shì】在潮湿环境【jìng】下水气通过作【zuò】为【wéi】封边用途的硅胶【jiāo】或背板进入组件内【nèi】部。EVA的酯键在遇到水后按下【xià】面的过程发生【shēng】分【fèn】解,产【chǎn】生可以自由移动的醋酸。醋酸【suān】和【hé】玻璃表面碱反应后,产生【shēng】了【le】钠离子。以STC环境【jìng】下300WP的72片【piàn】电池【chí】组件【jiàn】为例,20串【chuàn】电池【chí】组【zǔ】件的开【kāi】路【lù】电压高达860V,工作电压为720V。由【yóu】于防雷工程的需要,一般【bān】组件的铝【lǚ】合金边框都要求接地,这【zhè】样在电池片和铝【lǚ】框之间就形成了接近【jìn】1000V的直流高【gāo】压【yā】。钠离子在外加电场的作用下向电池片表面移【yí】动并富集【jí】到减反层而导致PID现象的产生。

PID效【xiào】应最容【róng】易出现在潮湿的环【huán】境【jìng】条件下,且该现【xiàn】象活跃程【chéng】度与温度、潮湿【shī】程度正相【xiàng】关;同时衰减现象与组【zǔ】件表面被导【dǎo】电性、酸性【xìng】、碱性以及【jí】带有离子的物体污染【rǎn】有关。


PID效应的影响

PID现象严重时,会引起【qǐ】一块组件功【gōng】率衰减50%以上,从而影【yǐng】响整个组串【chuàn】的功率输出。

下【xià】表【biǎo】为组件PID效【xiào】应测试前后的参数及I-V曲线对【duì】比【1】,通过对比明显可以看出PID效【xiào】应对太阳能电池组件的输出功率影响巨大,是光伏电站发电量的“恐怖杀手”。


功率对照表:


V曲线(PID效应测【cè】试前)I—V曲【qǔ】线(PID效应测试后【hòu】)

微型逆变器解决方案

光【guāng】伏系统中【zhōng】往往是十几块【kuài】光伏【fú】组件串联,光伏板【bǎn】电压的累【lèi】加会形成【chéng】600V~1000V左右的【de】直流【liú】高压,高【gāo】电压的存在是诱发PID效应的一大因素【sù】。因此,降低系统电【diàn】压是削弱PID效应的【de】一大方法之一【yī】。

在使用微【wēi】型【xíng】逆变器的系【xì】统中,系统中每块组件均为并联关【guān】系,无【wú】直流电【diàn】压的累加,只有【yǒu】40V~60V的直流【liú】电压【yā】存在【zài】,在盖板玻璃、封装材【cái】料、边【biān】框之间,电荷的极化现【xiàn】象将大大减小,产生的【de】PID效应【yīng】基本可以忽【hū】略。


另外,微型逆变器系统【tǒng】中,具【jù】有独立的最【zuì】大功率点【diǎn】追踪【zōng】(MPPT)功能,系统没【méi】有 ‘短板’效应【yīng】。当【dāng】阵列中的不【bú】同组件因PID效【xiào】应衰减程度不同时,系统中【zhōng】其他组【zǔ】件发【fā】电量不会受到其他组件的影响,运行独【dú】立,削弱PID效【xiào】应【yīng】的影响,保障【zhàng】系统发电量。


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