提及光伏组件发电,必然要注意三个重要因素:隐裂、热斑、PID。隐裂和热斑在前几期中有过介绍,那么光伏PID效应是什么呢?
PID的英文全称是:Potential Induced Degradation,即电势诱导衰减。
2005年美国SunPower公司首次发现并提出PID效应,指组件长期在高电压工作,在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流,大量电荷聚集在电池片表面,使得电池片表面的钝化效果恶化,导致填充因子、短路电流、开路电压降低,使组件性能低于设计标准,但此衰减是可逆的。
也有研究发现并对PID效应作出解释:光伏组件在受到负偏压时,由漏电流阳极离子(一般为Na离子)流入电池片,降低电池的并联电阻。即,半导体内出现了杂质,这些杂质会形成电池内部的导电通道,降低了组件的电流输出。
还有一种产生光伏组件PID效应的原因是:光伏组件的边缘部分容易有水气进入,EVA发生水解后会生成醋酸,醋酸和玻璃中的Na反应,可以生成大量的自由移动的Na离子,会与电池片表面的银栅线发生反应,从而腐蚀电池栅线,导致串联电阻的升高,导致组件性能衰减,此类衰减不可恢复。
光伏组件PID效应形成的原因主要有两类:
1.原PN结电场情况改变,或存在其它的电流通道,造成实际流过PN结的光生电流减小。
2.器件受到离子迁移的影响,材料性能发生了不可恢复的变化,和原始制造出的组件相比,输出功率变小。
PID效应不仅降低了光伏组件的发电效率,同时也减少了光伏组件的使用寿命。下面是一组光伏组件PID效应不断加重的过程(通过EL图像来说明)

目前,根据光伏组件PID效应产生原因,尽管可分别从电池、组件和系统端减弱或避免PID,但PID效应的影响最终还是体现在电池片上。因此,建议电池厂家对产品进行更全方位的研究,上下游结合,整体考虑性价比高的解决方案。
系统方面:可以采用串联组件的负极接地或是在晚间对组件和大地之间施加正电压。另一个可能的情况是,随着微逆变器的使用,系统电压降低,产生的PID效应也许可以忽略不计。
组件方面:由于湿度是PID现象产生的因素之一,所以封装的方式也非常关键。优化EVA生产工艺、筛选原料和优化原料的配比,可以提高EVA胶膜对组件抗PID的效果。
电池方面:电池本身毋庸置疑是最重要的抵抗PID的关键因素,可以考虑改变发射极和SiN减反层,但两个改进都带来发电效率的变化和额外设备的增加。