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      淺析太陽能光伏電站的光伏組件衰減問題及解決方法

      太陽能光伏電站中的核心部件是光伏組件,光伏組件的質量量和衰減問題,直接影響光伏電站的總發電量的高低,下面一起來討論光伏組件的衰減問題對光伏電站的建設的影響和相關解決方案。

      光伏組件的衰減一般分為光致衰減和老化衰減,目前國際上又提出一種獲得較多技術研究人員認同的PID電勢能誘導衰減,目前前兩者討論的比較多。光致衰減主要受電池工藝問題和電池原料,是指光伏組件在初始應用的幾天輸出功率發生較大的急劇性下降,但是輸出功率會逐漸穩定。

      一、光致衰減理論

      光照或電流注入導致硅片中的硼于氧結合形成硼氧復合體,進一步導致硅片中少子壽命降低,導致光伏組件效率下降,硅片中的硼氧成分越高,在光照或電流注入條件下硼氧復合體越多,復合體越多組件功率衰減量越大,因此低氧,低硼,摻稼,摻磷,用稼磷替代硼能有效降低光伏組件衰減。

      光伏組件光致衰減的解決途徑:硅片中氧元素和硼元素的含量決定了組件的光致衰減程度,因此硅片中硼氧越少往往硅片質量越好,組件光致衰減量越少。從根本上來講光伏組件的光致衰減要從硅片入手:

      方法一:改進摻硼p性直拉單晶硅質量:在我國國內,摻硼直拉單晶硅是我國目前硅幫市場的主流產品。在硅棒制作中要避免使用低質量的多晶硅料;控制摻人過多低電阻n型硅料,避免生產高補償的p性單晶棒,因為硼氧含量極高,將導致光伏組件出現大幅度光致衰減;提高拉棒工藝水平,降低硼氧含量,降低缺陷密度,改進電阻率均勻性。

      方法二:用稼替代硼元素:此種方法沒有發現光致衰減問題。

      方法三:利用磁控直拉單晶硅,區熔單晶硅工藝,都是可以改變硅片質量的。后者避免了大量氧進入晶體硅的缺陷,從而徹底解決了摻硼的硅片,光伏組件的衰減問題。

      方法四:使用摻p的n型硅替代摻硼的p型硅片,n型硅片可以解決光致衰減問題,但是從現有技術和工藝來看,在轉換效率和制造成本上沒有優勢。

      方法五:提高硅片加工水平改進硅片性能的一致性,進一步借助硅片分選機改進硅片質量如太陽能光伏電池片組件衰減測試儀。

      方法六:由于光伏組件的光致衰減是由于電池的初始光致衰減導致的,可以在光伏組件制造前對硅片進行光致,完全可以把光致衰減控制在測量誤差之內,大大提高了組件的輸出功率的穩定性。

      光伏組件的初始光致衰減試驗總結:

      1、太陽能電池片的性能發生衰減,就必然導致光伏組件輸出功率的下降,極易在組件中引起熱斑效應,嚴重引起光伏電站一系列安全隱患.

      2、組件內如果電池串與串之間電流不一致,在連接旁路二極管組件的 IV曲線上可以看出臺階曲線。

      3、通過測量光照前后組件的輸出特性和紅外成像分析可以考察組件的光致衰減現象。

      二、老化衰減

      在光伏電站中光伏組件長期應用中出現的及緩慢的衰減,此衰減與光伏電池組件內電池緩慢衰減有關,一般看來光伏組件的衰減速度與光伏組件生產工藝和組件封裝材料,組件應用地環境成正相關。其中常見開裂,外觀變黃,風沙磨損,熱斑,組件老化都可以加速組件功率衰減。對于光伏組件老化衰減問題主要從光伏組件的工藝和材料及常見質量問題入手。

      三、PID光伏組件的電位誘發衰減效應

      現代研究者普遍人為這種組件衰減存在于組件內部電路和其接地金屬邊框之間的高電壓會造成組件的功率衰減問,此外電位誘發衰減效應。還和電池,玻璃,EVA,溫度,濕度和電壓有關。

      衰減機理:高電壓的作用下,組件電池封裝材料和組件上表面,下表面的材料出現離子遷移,電池中出現熱載流子現象,電荷在分配降低了電池活性。

      電位誘發衰減效應解決方法,對改善電位誘發衰減效應降低組件輸出功率損耗,提高光伏電站發電量的穩定性,保證光伏電站壽命成為今后光伏電站效率研究的一個方向。

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