潜在电势诱导衰减课件

1、潜在电势诱导衰减. 潜在电势诱导衰减. 目录PID现象1PID衰减模式2造成PID的原因3消除PID4目录PID现象1PID衰减模式2造成PID的原因3消除PIDPIDPID (Potential-induced degradation，潜在电势诱导衰减) 最早是美国著名的光伏制造商Sunpower在2005年发现的。它发生在Sunpower 公司的所有背极接触高效电池片A-300 上。当在组件上施加一个反向高压时，会发生表面极化现象。如果在组件上施加相对于地面的正向电压，漏电流会立即从电池流向地面。电池的表面会随着时间累积负电荷。PIDPID (Potential-induced degr

2、这些电荷会将正电荷吸引到电池表面，形成复合中心。相反，当组件上施加负电压时，极化现象也相应改变，这种情况下组件的性能不会有影响。这就是著名的PID现象。潜在电势诱导衰减课件在2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有PID的风险。在2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术PID的三种衰减模式 1. 半导体活性区受到影响，导致分层现象：活性层离子的迁移，导致电荷聚集或者带电离子穿过半导体材料表面电荷，影响半导体材料表面的活性区。严重情况下，离子的聚集（钠离子在玻璃表面的聚集），将导致分层现象。钠离子迁移到玻璃/TCO界面，导致

3、TCO分层和电化学腐蚀PID的三种衰减模式 1. 半导体活性区受到影 光伏阵列的正向偏压会导致带正电的载流子穿过玻璃，通过接地边框流向地面，使得在电池片表面剩下带负电的载流子，从而导致前表面n+/n层的n+区域出现衰减现象。 光伏阵列的正向偏压会导致带正电的载流子穿过玻 少数n+载流子（空穴）在前表面复合导致了电池性能衰减。 少数n+载流子（空穴）在前表面复合导致了电池性能衰减。 2. 半导体结的性能衰减和分流现象：离子迁移会发生在活性层内，使半导体结的性能衰减并造成分流。施加正负偏压时薄膜器件在活性区内的离子迁移也很活跃如果通过电池片的电压为负压，边框正偏压，则阳极离子流入电池片，造成p-n

4、结衰减。如果通过电池片的电压为正压，边框负偏压，则阳极离子流出电池片，聚集在p-n结附近。 2. 半导体结的性能衰减和分流现象：离子迁移 3. 电离腐蚀和大量金属离子的迁移现象：通常由于封装过程中出现的湿气会造成电解腐蚀和金属导电离子的迁移。在焊带附近发现腐蚀和离子向边框外迁移的现象EL和I-V曲线中发现Si栅格界面腐蚀和栅线腐蚀会导致串联电阻升高。 3. 电离腐蚀和大量金属离子的迁移现象：通常由造成PID的原因 外部原因：光伏组件在野外环境中的实际情况和大量研究都表明，在高温、潮湿和由于光伏逆变器阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退。 内部原因：组件和电池片两方面可引起PID现象。造成

5、PID的原因 外部原因：光伏组件在野外环境中 系统方面：组成阵列的组件其边框通常都是接地的，造成在单个组件和边框之间形成偏压。 影响偏压的因素：逆变器的类型和接地方式。 组件在阵列中的位置。 系统方面：组成阵列的组件其边框通常都是接地的，造PV逆变器、阵列的负极输出端接地会有效预防PID现象。有变压器的逆变器负极接地或者采用内在负极接地的较少变压器的逆变器可以消除PID现象。PV逆变器、阵列的负极输出端接地会有效预防PID现象。三种接地模式下的阵列中不同位置的组件存在的潜在偏压如果阵列中间一块组件和逆变器负极输出端之间的所有组件处于负偏压下，则越靠近负输出端的组件的PID现象越明显，而在中间一

6、块组件和逆变器正极输出端之间的所有组件处于正偏压下，PID现象不明显。三种接地模式下的阵列中不同位置的组件存在的潜在偏压如果阵列中PID形成漏电流形成 环境条件如温度，使电池片和接地边框之间形成漏电流。封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道。PID形成漏电流形成 环境条件如温度，使电池片和两种不同材料EVA在1000V偏压，RH50%,-20到48条件下的漏电流三种采用不同EVA材料的电池片PID测试结果 采用性能好的封装材料是防止PID发生的途径之一。两种不同材料EVA在1000V偏压，RH50%,-20到4消除PID组件方面： 钠钙玻璃中的钠离子是决定体电阻的主要因素，降低漏电流的发生应采用特殊玻璃二不是钠钙玻璃。 采用高体电阻率的封装材料，同时要考虑光学性能（折射率和消光系数）。消除PID组件方面：电池片方面： 电池工艺，采用良好质量的硅片和严格的电池片工艺过程，是控制PID现象发生的有效措施。电池片方面：硅基体电阻率对PID的影响 硅片材料，采用不同厂家的硅片；采用不同电阻率的硅片；由于低掺杂会导致结内耗尽区变宽，从而导致电阻率大的硅片PID减少。硅基体电阻率对PID的影响 硅片材料，采用不同厂发射极的方块电阻对PID的影响 优化电池效率而采取的增加方块电阻会使电池片更容易衰减，导致PID显现更容易发生。发射极的方块电阻对