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晶硅PID組件弱光性
光伏系統(tǒng)中組件的PID現(xiàn)象引起了整個光伏行業(yè)內各企業(yè)、研究單位和相關測試機構的廣泛關注,目前關于PID的形成機理、測試方法和條件等國內外均展開了大量的研究和實驗,影響PID衰減的影響因素比較復雜,一般需要從環(huán)境、組件封裝材料和系統(tǒng)三方面綜合分析,高溫高濕的環(huán)境因素,玻璃表面的導電性、組件內部材料的絕緣性能等均會影響PID發(fā)生的速率[1,2]。在系統(tǒng)層面而言,目前接地系統(tǒng)一般采取兩種形式,第一種是功能性接地(Function grounded PV system),即光伏組件邊框、組串正極或負極接地,如薄膜組件目前都需要采用正極接地,以防TCO腐蝕。另一種為保護性接地(Ungrounded PV system),即光伏組件的邊框接地,而組件陣列的正極或負極均不接地[3,4],這種是目前普遍采用的方式,但晶硅組件負極(如P型電池組件)和接地邊框將存在一定的負偏壓,組件負偏壓的大小跟處在組串中的位置有關,且越靠近組串負極的組件負偏壓越高,而且在潮濕的環(huán)境中,玻璃面的導電性增加,容易誘導發(fā)生PID現(xiàn)象[5]。
在實際電站中若發(fā)生了PID,對于業(yè)主和組件供應商,都需要通過快速有效的方法排查PID組件,文獻中介紹的有使用手持EL測試、戶外IV測試、Dark -IV測試、紅外熱像儀、開路電壓測試等等方法[6],在這幾種方法中,開路電壓測試法由于其操作簡便、省時等特點較為常用,但此種方法并不適用與全天任何時間測試,需要尋找一個合適的時間點或輻照值作為參考進行操作。
本文基于晶硅組件的弱光效應為出發(fā)點,結合PID組件的基本特點,通過對不同PID程度的組件和正常組件作為實驗對象,放置戶外弱光下對其進行開路電壓測試,得到了不同PID程度組件和正常組件的弱光性能的測試數(shù)據(jù),得到了些初步的結論,為在戶外對PID組件進行快速查找提供參考。
一、弱光效應的分析
眾所周知,在國內大部分地區(qū),戶外實際的太陽光輻射強度很難達到STC測試要求下的1000W/m2,因此組件在戶外下的實際輸出性能的表現(xiàn)和影響因素的分析顯得尤為重要,相關文獻理論模擬和測試機構的實際測試結果均表明:組件的并聯(lián)電阻對弱光效應的影響很大。如全球知名光伏機構Photon Lab曾對來自超過100家制造商的170多個組件產品進行實地測試,其組件弱光性能可在發(fā)行的Photon雜志上查閱[7]。一般并聯(lián)電阻越低,其弱光效應越差,Voc下降也就越明顯,而并聯(lián)電阻直接影響的是填充因子,因此組件的功率也將隨之越低,但在標準測試條件下(STC),Rsh的高低對其電性能相對于弱光下影響較小[8,9,10]。
在標準光強下并聯(lián)電阻對太陽能電池的影響如圖1所示,該圖采用數(shù)據(jù)來源于新南威爾士大學晶硅太陽電池[11],并以1cm2的面積為標準來討論,從圖可知當并聯(lián)電阻在100Ω以下,對開路電壓的影響較大。圖2為不同Rsh值的電池片在弱光下對組件效率的影響[10],也從側面反映組件Rsh對弱光效應的影響。