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简析PID如何改善大型光伏系统性能

发表于:2016-03-18 00:00:00     来源:PV Tech PRO电站专刊


  随着公共事业规模的高压光伏系统的应用,PID(电位诱发衰减)在过去十年左右的时间内成为了极受关注的问题。Fraunhofer旗下可持续能源系统中心的Rubina Singh、Cordula Schmid 和 Jacqueline Ashmore对PID的机制、降解所造成的影响,以及造成这种状况的因素进行了概述。他们在本文中还讨论了PID的检测、缓解、预测性测试的方式方法。

PID是一种存在于高压光伏系统中由于较高的接地电位而产生的衰减机制,并且与系统的规模和极性相关。近年来的1000-1500V系统的流行趋势增加了高电位PID对光伏组件的影响。尽管由高压应力而导致的衰减早在1978年即由JPL发现[1],后因为Swanson在SunPower的组件中发现了极性导致的衰减,从而使得PID的概念在2005年得以明确[2]。但是,这一问题并未在IEC 61215和IEC 61646等质量标准中进行规范,因此,一项新的测试模型,IEC 62804 TS,正被逐步建立。

受PID影响的太阳能电池会损失80%或更多的功率[3]。某座受PID影响的电站中光伏组串上出现了超过40%的输出功率缩减[4]。这种功率损失的程度反过来影响到了光伏系统的运行和融资;因此,为确保运行期间的令人满意的稳定性与组件性能,在问题的初期就对其进行分析、提出解决方法是极为重要的。

PID机制

组件内存在的高电势导致了PID的出现,从而使得电池及其他零部件间出现漏电流,最终导致功率下降。如彼得·哈克(PeterHacke)博士在2015 NREL光伏可靠性研讨会(PVReliability Workshop)上所述,漏电流并非评估组件质量时的测试对象,而是用来检测组件是否受PID影响的一个参数。很多机制可导致PID的出现,但并非所有原因都已被充分研究理解。

场效应模型是研究人员在解释可导致PID的分流现象成因时最为常用的模型[5, 6]。Bauer等人[6]发现,在使用特定EVA和氮化硅抗反射涂层(ARC)时,受到PID影响的组件通常会出现钠离子从前表面向太阳能电池的迁移。对此的一个解释是,在迁移过程中,带电离子在电池表面聚集,产生电场,并且由于抗反射涂层的存在,所产生的电场抵消了钝化工艺,从而增加了表面重组、降低了功率输出。离子还可能扩散至硅层,造成发射区域反型,导致电池分流[7],如图一所示。同样地,在一些薄膜组件中,PID被与金属离子在边框和电池间的迁移相联系,并且在使用了钠涂层基底的组件上可观察到较为明显的衰减现象[8]。

 Fraunhofer ISE实验室进行了相关实验,以分析反型层在太阳能电池中的作用,并同时建立理论模型。实验结果表明,发射极表层存在反转,但发射极本身并未完全反转;因此,该模型不足以全面解释PID的成因[9]。为全面了解PID成因机制而进行的进一步研究仍在进行当中。

责任编辑:solar_robot
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