[发明专利]一种用于缓解光伏组件PID衰减的方法

说明书

本发明的目的在于公开一种用于缓解光伏组件PID衰减的方法，在光伏组件的太阳能电池与金属边框之间的离子传输路径上设置用于阻断的条状或片状的柔性高阻薄膜玻璃，所述柔性高阻薄膜玻璃封装于光伏组件的外侧或者封装于光伏组件的内侧；与现有技术相比，通过在金属边框与光伏玻璃表面增加柔性高阻薄膜玻璃，以减少或消除光伏组件中阳离子在太阳能电池表面的聚集，实现对金属边框与太阳能电池之间导电通路的阻隔，从而有效地缓解或消除PID现象，相比于更换钠钙玻璃的成本具有明显优势，简单易行，实现本发明的目的。

技术领域

本发明涉及一种用于光伏组件的方法，特别涉及一种用于缓解光伏组件PID衰减的方法。

背景技术

2005年，美国Sunpower公司最早发现了光伏组件应用过程中出现的电势诱导PID(Potential Induced Degradation)现象，该现象表现为光伏组件长期在高电压作用下玻璃与封装材料之间会形成漏电流，从而引起大量电荷聚集于太阳能电池表面造成钝化效果破坏，从而导致光伏组件高达30％以上输出功率衰减的现象，这种现象在高温和潮湿的应用环境极易发生，严重影响到光伏组件的发电量与安全性。经过多年研究，目前太阳能行业将PID现象产生的必要条件总结为：有足够偏压电场、产生足量阳离子、离子能够漂移到电池表面形成复合中心三个必要条件，而与三个必要条件相对应的原因最终归结于光伏系统、光伏组件、太阳能电池三个方面。

在光伏系统中，由于逆变器接地方式和光伏组件在阵列中位置决定了太阳能电池和光伏组件长期处于正偏压或负偏压条件下，而光伏组件在负向偏压条件下更容易出现PID现象，尤其当光伏组件越靠近输出端，PID现象越容易发生。光伏系统端PID现象预防措施可采用将串联组件负极接地或在夜间对光伏组件和大地之间施加正向电压用于PID可逆恢复，也可以使用集成微型逆变的交流组件使系统电压降低，有效缓解PID现象，单操作复杂且恢复效果有限。

光伏组件产生PID现象一般都是整片电池EL发黑，大多是以整个电池为单位并具有明显衰减界限，因此PID现象与电池生产工艺存在一定联系。太阳能电池的生产工艺、基底材料性能(硅片电阻率)、发射极方块电阻、减反射层性能等均有造成PID现象的诱因，通过加强对硅片质量和生产工艺的控制可以有效降低PID现象。如材料选择采用高电阻率硅片，工艺上提高减反射涂层硅氮比例、控制涂层沉积同质性以提高电池表面氮化硅的致密度，以缓解或消除PID现象，但也不能完全解决电池封装于组件，并应用电站后产生的PID现象。

由于PID现象最终体现于光伏组件的输出功率衰减，因此如何从光伏组件产品结构设计、封装材料选择、生产工艺控制上去缓解PID现象成为一项研究重点。常规的光伏组件均采用钠钙钢化玻璃作为封装盖板，多数研究认为导致PID现象的机制是钠钙玻璃中析出的Na+在偏压作用下迁移并大量聚集于电池表面，从而导致了电池钝化效果降低。而在高温、高湿环境下更容易出线PID现象的原因是，由于湿热状态下常用封装胶膜EVA易于发生氧化和水解产生醋酸根，进而使封装胶膜中析出阳离子。因此，当在外电场作用下时，不但有来自于钠钙玻璃的Na+和Ca2+，还有来自于EVA的H+，封装材料中富集的阳离子向电池漂移并在电池片表面聚集，聚集于电池片表面阳离子会吸引电子并加速电子空穴的复合，使太阳能电池并联电阻减小，内部漏电流增大，从而降低太阳能电池的功率输出，最终导致了光伏组件输出功率大幅度降低。

光伏组件组成结构一般为由前板玻璃、封装材料、后板玻璃/背板、密封硅胶、铝合金边框。经过研究发现，在高湿度下漏电流在玻璃表面流动并通过玻璃本体流向电池；在低湿度下，漏电流通过框架与电池之间的玻璃-封装胶膜的封装界面流动。组件在户外运行时在高湿条件下使用几率大，存在较大漏电流，因此造成PID的主要通路是通过

从铝边框到玻璃再到电池，如图1中实心箭头路线所示，虚线所示其它路径对PID的影响较小。PID现象中主要导致离子漂移的是边框和电池之间的偏压，因此PID衰减产生部位大多是以靠近边框的外侧电池片开始。