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光伏组件早期光致衰减对电池性能的影响及解决方法
2017-5-17 来源： 作者：佚名 阅读：次 【打印此页】
光伏组件早期光致衰减对电池性能的影响及解决方法
1、 光伏组件输出功率的衰减的两个阶段
第一个阶段，我们可以把它称作初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定。导致这一现象发生的主要原因是光照或电流注入导致硅片中的硼和氧形成硼氧复合体，降低了少子寿命。
第二个阶段，我们可以把它称作组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降，产生的主要原因与电池缓慢衰减有关，也与封装材料的性能退化有关。
其中第一阶段的早期光致衰减是由硅片质量问题导致的。
2、 早期光致衰减的危害
（1）危害
早期光致衰减一方面会引起组件功率在使用的最初几天内发生较大幅度的下降，使标称功率和实际功率不符；另一方面，如果同一组件内各个电池片光致衰减不一致，会造成原本分选时电性能一致的电池片，经过光照后，电性能存在很大偏差，引起组件曲线异常和热斑现象，导致组件早期失效。热斑电池的温度与周电池的温度相差较大，过热区域可引起EVA加快老化变黄，使该区域透光率下降，从而使热斑进一步恶化，导致组件的早期失效。
（2）如何如何消除或减小热斑
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗，该二极管的作用是当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
能解决热斑的二极管很多,但目前的关键是选择结温最低的，产生热斑时，很大的电流将通过二极管，较短时间内，二极管的温度将上升很快，直至超过接线盒内部构件的融化温度，接线盒将被烧毁。
在IEC 61215 第二版中，有二极管发热测试，其方法如下：把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温Tj=Tcase + R*U*I其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。
所以，对于这个测试，选择二极管要看以下几个量：电流（大的好）、最大结温（大的好）、热阻（小的好）、压降（小的好）、反向击穿电压（一般40V就远远够了）。
3、 解决办法
1）改善硅单晶质量
A.利用磁控直拉硅单晶工艺
此工艺不仅能控制单晶中的氧浓度，也使硅单晶纵向、径向电阻率均匀性得到改善，但需配置磁场设备并提供激磁电源，增加成本和工艺难度；
B.使用掺磷的N型硅片
从目前产业化的丝网印刷P型电池工艺来看，N型电池在转换效率和制造成本上还没有优势，一些关键工艺有待解决
C.用稼代替硼作为P型掺杂剂
由于稼在硅中的分凝系数为0.008，远小于硼的0.8，这使得掺稼单晶硅棒的电阻率分布相对掺硼单晶较宽，但对于市场上单晶硅电池要求电阻率为0.5-6欧姆的规格范围，这并不是个问题，现有电池工艺完全可以接受。
采用稼替代硼作为P型掺杂剂的优势主要有：
①对现有拉晶设备和工艺无任何影响，仅需将硼掺杂剂改为稼掺杂剂；
②对现有电池制造工艺无任何影响；
③每50千克硅料仅需掺稼1~2克，成本约为10元
1、 光伏组件输出功率的衰减的两个阶段
第一个阶段，我们可以把它称作初始的光致衰减，即光伏组件的输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定。导致这一现象发生的主要原因是光照或电流注入导致硅片中的硼和氧形成硼氧复合体，降低了少子寿命。
第二个阶段，我们可以把它称作组件的老化衰减，即在长期使用中出现的极缓慢的功率下降，产生的主要原因与电池缓慢衰减有关，也与封装材料的性能退化有关。
其中第一阶段的早期光致衰减是由硅片质量问题导致的。
2、 早期光致衰减的危害
（1）危害
早期光致衰减一方面会引起组件功率在使用的最初几天内发生较大幅度的下降，使标称功率和实际功率不符；另一方面，如果同一组件内各个电池片光致衰减不一致，会造成原本分选时电性能一致的电池片，经过光照后，电性能存在很大偏差，引起组件曲线异常和热斑现象，导致组件早期失效。热斑电池的温度与周电池的温度相差较大，过热区域可引起EVA加快老化变黄，使该区域透光率下降，从而使热斑进一步恶化，导致组件的早期失效。
（2）如何如何消除或减小热斑
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗，该二极管的作用是当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
能解决热斑的二极管很多,但目前的关键是选择结温最低的，产生热斑时，很大的电流将通过二极管，较短时间内，二极管的温度将上升很快，直至超过接线盒内部构件的融化温度，接线盒将被烧毁。
在IEC 61215 第二版中，有二极管发热测试，其方法如下：把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温Tj=Tcase + R*U*I其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。
所以，对于这个测试，选择二极管要看以下几个量：电流（大的好）、最大结温（大的好）、热阻（小的好）、压降（小的好）、反向击穿电压（一般40V就远远够了）。
3、 解决办法
1）改善硅单晶质量
A.利用磁控直拉硅单晶工艺
此工艺不仅能控制单晶中的氧浓度，也使硅单晶纵向、径向电阻率均匀性得到改善，但需配置磁场设备并提供激磁电源，增加成本和工艺难度；
B.使用掺磷的N型硅片
从目前产业化的丝网印刷P型电池工艺来看，N型电池在转换效率和制造成本上还没有优势，一些关键工艺有待解决
C.用稼代替硼作为P型掺杂剂
由于稼在硅中的分凝系数为0.008，远小于硼的0.8，这使得掺稼单晶硅棒的电阻率分布相对掺硼单晶较宽，但对于市场上单晶硅电池要求电阻率为0.5-6欧姆的规格范围，这并不是个问题，现有电池工艺完全可以接受。
采用稼替代硼作为P型掺杂剂的优势主要有：
①对现有拉晶设备和工艺无任何影响，仅需将硼掺杂剂改为稼掺杂剂；
②对现有电池制造工艺无任何影响；
③每50千克硅料仅需掺稼1~2克，成本约为10元
2）电池片光照预衰减
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