摘 要：光伏應(yīng)用越來越多，光伏電站規(guī)模越建越大，組件串聯(lián)的數(shù)目越來越多，于是組串與大地的電位差越來越大，目前，已在600v-1000v左右。存在于晶體硅光伏組件中的電路與其接地金屬邊框之間的高電壓，會(huì)造成組件的光伏性能的持續(xù)衰減。造成此類衰減的機(jī)理是多方面的，例如在上述高電壓的作用下，組件電池的封裝材料和組件上表面層及下表面層的材料中出現(xiàn)的離子遷移現(xiàn)象；電池中出現(xiàn)的熱載流子現(xiàn)象；電荷的再分配削減了電池的活性層；相關(guān)的電路電腐蝕等等。這些引起組件功率衰減的機(jī)理被稱之為電位誘發(fā)衰減Potential Induced Degradation。

關(guān)鍵詞：PID；成因；防治

1 PID形成原因

1.1 電池片內(nèi)部的原因

1.1.1 在多晶硅電池片在生產(chǎn)過程中，由于晶界的存在和晶體的生長(zhǎng)的速度很快，晶粒大下不一，硅片晶界處雜質(zhì)和濃度較高，導(dǎo)致硅片并聯(lián)電阻、方阻、減反膜質(zhì)量的均勻性較差，加之多晶硅晶粒、晶向的不一致性以及硅片分級(jí)過程中存在的有意、無意的品管差異，使硅片易產(chǎn)生體漏電流，致使組件在封裝后不能較好的抗PID。

并聯(lián)電阻減小

填充因子減少，工作電壓較少。

EL測(cè)試顯示部分PN結(jié)短路

1.1.2 固化后的EVA具有較好的彈性且能承受較大的氣候變化，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中將硅片上蓋下墊，利用層壓機(jī)的真空層壓技術(shù)粘合為一體，EVA在生產(chǎn)過程中添加了硅烷偶聯(lián)劑，增強(qiáng)了組件的整體通光性并有效的防治外界環(huán)境變化對(duì)組件的影響。

EVA作為高分子材料在戶外環(huán)境下長(zhǎng)期使用，不可避免的會(huì)產(chǎn)生老化，性能逐漸降低，在光致衰減和電致衰減的雙重作用下，導(dǎo)致透光率及輸出功率下降。品質(zhì)較差的EVA或因?qū)訅嘿|(zhì)量和老化會(huì)使EVA產(chǎn)生脫層現(xiàn)象，導(dǎo)致空氣和潮氣從組件邊緣滲透到組件內(nèi)部，引起組件的電腐蝕，導(dǎo)致漏電流產(chǎn)生。

1.1.3 組件背板要求具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，耐濕熱老化的性能，耐紫外輻射性能，較好的電氣絕緣阻隔性，較好的與EVA粘合性能。

因組價(jià)背板質(zhì)量上存在差異，特別是電氣絕緣阻隔性的降低，導(dǎo)致組件漏電流形成。

1.1.4 組價(jià)玻璃的主要成分是二氧化硅、純堿、碳酸鈣、氧化鎂、氧化鋁、碳和芒硝，組件硅片漏電流在高電場(chǎng)強(qiáng)度下通過EVA上方與組件玻璃中的鈉、鈣離子作用，對(duì)組件邊框形成回路導(dǎo)致漏電流發(fā)生。

1.1.5 組件密封材料一般均使用室溫硫化硅橡膠進(jìn)行組件密封，室溫硫化硅橡膠具有較好的耐溫特性、耐侯性、電氣絕緣性能、生理惰性、低表面張力性能，高溫、高濕情況下，其絕緣功能下降，使組件玻璃通過邊框與組件邊框接地形成回路，使漏電流形成。

漏電流的途徑主要經(jīng)過玻璃I1，EVA與玻璃的界面I2，EVAI3與背板材料I4和邊框密封材料到達(dá)邊框形成回路。

1.2 PID現(xiàn)場(chǎng)外部原因

PID效應(yīng)的外部誘導(dǎo)原因主要為潮濕及高溫，同時(shí)組件所處環(huán)境如海邊、空氣中酸、堿濃度較大時(shí)，導(dǎo)致組件表面被導(dǎo)電性、酸性、堿性以及帶有離子的物體的污染程度的增加，也在不同程度上加大了PID效應(yīng)的形成。因?yàn)榻M件表面玻璃具有不導(dǎo)電的特性，在電池組件因早晨凝露或清掃導(dǎo)致組件處于高濕狀態(tài)，組件表面具有帶電金屬離子的狀態(tài)下，極易形成PID效應(yīng)！

PID測(cè)試：

現(xiàn)在行業(yè)測(cè)試的方法主要有三種：雙85加1000V負(fù)壓，96小時(shí)；常溫環(huán)境加1000V負(fù)壓168小時(shí)；60度溫度85%濕度1000V負(fù)壓168小時(shí)，其外觀無變形、變色，絕緣試驗(yàn)合格，濕漏電流試驗(yàn)合格，功率衰減不得超過5%，EL測(cè)試無PN結(jié)短路，滿足IEC相關(guān)要求。

2 PID的有效防止

PID 效應(yīng)現(xiàn)象在電站實(shí)際運(yùn)用中并不鮮見，目前國(guó)內(nèi)多家電站相繼發(fā)現(xiàn)PID現(xiàn)象的產(chǎn)生，單塊組件開路電壓已由銘牌值降至1-33v不等，組串開路電壓與正常組串相比較均有較明顯的差異，他的直接后果是電站實(shí)際發(fā)電效果下降，特別是在弱光條件下反應(yīng)更明顯，從而損害電站投資者的收益。

（1）定期將有PID效應(yīng)的組串正負(fù)極顛倒：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，定期將組串正負(fù)極顛倒接入直流匯流箱，理由PID的可逆性，使組價(jià)逐步恢復(fù)，但此法不可從根部上解決問題。因?yàn)榫哂蠵ID效應(yīng)的組串在正負(fù)極顛倒后，將在新的負(fù)極處出現(xiàn)組價(jià)產(chǎn)生PID效應(yīng)，且組件一旦產(chǎn)生PID效應(yīng)，其各項(xiàng)參數(shù)最多可恢復(fù)至銘牌數(shù)值的80%左右。

（2）對(duì)有PID效應(yīng)的組件加正向偏置電壓：

在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)PID效應(yīng)的組串外加正向偏置1000v電壓，激活組件表面的空穴或電子返回，從而促使組件各電氣參數(shù)恢復(fù)。此種方法也不能從根本防止PID效應(yīng)的形成，且需定期外加正向偏置電壓。

（3）逆變器直流系統(tǒng)負(fù)極接地運(yùn)行：

目前國(guó)內(nèi)光伏電站直流部分的接線方式均為光伏組件和逆變器直流測(cè)正負(fù)極浮空運(yùn)行系統(tǒng)，而歐洲及北美國(guó)家目前已強(qiáng)制要求組件商供應(yīng)的組件必須具備抗PID現(xiàn)象功能，逆變器供應(yīng)商供應(yīng)的逆變器負(fù)極須裝置性接地，如左圖所示。

通過加裝逆變器直流側(cè)負(fù)極裝置性接地，修改逆變器DPCB板運(yùn)行程序，使逆變器在負(fù)極接地情況下穩(wěn)定運(yùn)行，并能在逆變器接地檢測(cè)失靈情況下對(duì)每路正極進(jìn)線電纜起到可靠短路保護(hù)，實(shí)現(xiàn)有效的PID防治目的。

3 結(jié)束語

綜上所述，為從根本上杜絕PID效應(yīng)的形成，須嚴(yán)格控制原材料的品質(zhì)和在組件生產(chǎn)過程中加強(qiáng)品質(zhì)管理，提高組件抗PID效應(yīng)的能力。在逆變器直流側(cè)加裝負(fù)極接地系統(tǒng)，阻斷漏電流形成，提高逆變器運(yùn)行穩(wěn)定性。進(jìn)而提高光伏電站的整體發(fā)電量，減輕運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1]弗羅里達(dá)州太陽(yáng)能中心PID檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]國(guó)家光伏質(zhì)檢中心CPVT檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]GB/T14009-92標(biāo)準(zhǔn)[S].

作者簡(jiǎn)介：陶亮（1976-）男，漢族，安徽宿州人，主要從事發(fā)配電工作。