摘要：随着光伏发电在世界能源中占有的比例越来越高，发电系统的规模也越来越庞大。增加系统电压和采用更少的逆变器可以减少整体光伏系统的成本，但容易使组件暴露在高压下而引起PID衰减。因此，研究和解决光伏组件抗PID效应问题可以有效提升光伏电站发电收益。本文系统研究了光伏组件封装材料如太阳能玻璃、EVA对组件抗PID性能影响，首次提出通过在玻璃表面增加抗PID涂层和优化EVA VA含量以及各种助剂配比可以提高组件抗PID性能并对其机理进行了初步探讨。
关键词：光伏组件；封装材料；抗PID效应；太阳能玻璃；EVA
引言
PID（Potential Induced Degradation）即电位诱发衰减。一些光伏电站实际经历表明，光伏发电系统的系统电压存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用，基于丝网印刷的晶体硅电池通过封装材料（通常是 EVA和玻璃的上表面）对组件边框形成的回路所导致的漏电流，被确认为是引起上述效应的主要原因。近年来 PID 已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出[1~2]。
目前关于组件抗PID性能研究多数集中于硅片电阻率、电池方块电阻、电池氮化硅膜折射率等内容[3~7]，对于封装材料如玻璃、EVA对组件抗PID性能影响鲜有报道，本文将从组件封装材料如玻璃、EVA入手，研究封装材料对组件抗PID性能影响，并对其抗PID机理进行初步探讨。
1 实验
1.1 实验原料及仪器
实验材料：使用相同厂家硅片相同电池工艺制备的多晶电池片，国内A厂家太阳能超白镀膜玻璃1#及表面增加抗PID涂层的2#玻璃；国内外知名6个EVA厂家的6种抗PID EVA胶膜1#~6#；太阳能组件用背板、涂锡带、接线盒及边框等。
实验仪器：3A级Spire测试仪、高分辨率沛德EL测试仪、步入式环境试验箱。
1.2 实验过程
使用1#、2#太阳能超白镀膜玻璃和1# EVA分别制备2块组件，对比玻璃对组件抗PID性能影响；采用1#太阳能超白镀膜玻璃和1~6#抗PID EVA胶膜制备6块组件，对比EVA胶膜对组件抗PID性能影响。
1.3 抗PID性能测试方法
试验箱环境：85℃（温度），85%（湿度），组件缆线和边框之间施加负1000V直流电压，测试96小时，之后测试EL图像及组件功率，要求与组件初始功率相比，功率衰减5%以内。
2 结果与讨论
2.1 玻璃对组件抗PID性能影响
表1列出了玻璃对组件抗PID性能影响的数据。可以看出，通过在玻璃表面增加抗PID涂层可以极大提高组件抗PID性能。经验表明，当相对湿度超过约40%时，玻璃表面吸附空气中的水分，并与玻璃中的Na进行离子交换产生NaOH或Na2CO3。另外，EVA中的酯键在遇到水后也发生分解，产生可以自由移动的醋酸。可以自由移动的醋酸（CH3COOH）和玻璃表面析出的碱反应后，产生了可以自由移动的Na+。Na+在外加电场的作用下向电池片表面移动并富集到减反层而从导致PID现象产生。因此，通过在玻璃表面增加涂层，可以阻止玻璃表面钠离子的产生、迁移从而起到组件抗PID作用。
2.2 EVA对组件抗PID性能影响
表2列出了国内外知名抗PID EVA胶膜对组件抗PID性能的影响数据。可以看出，部分胶膜确实可以提高组件抗PID性能。目前提高EVA抗PID性能主要从降低组件水解时醋酸含量以及优化各种助剂，提高EVA胶膜交联后高温时的体积电阻率进行解决。因此，通过优化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。
3 结论
（1）通过在玻璃表面增加抗PID涂层减少表面钠离子移动可以使组件具备一定的抗PID性能；
（2）通过优化EVA生产工艺、筛选原料和优化原料的配比，也可以提高组件的抗PID的效果。
参考文献：
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论文作者:杨江海,董远强,蒋忠伟,龚露,叶心星
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
标签：组件论文; 玻璃论文; 性能论文; 胶膜论文; 表面论文; 光伏论文; 材料论文; 《基层建设》2017年4期论文;