多晶硅组件的电位诱发衰减的成因及防治

2014 年第 6 期科 技 创 新 科技创新与应用多晶硅组件的电位诱发衰减的成因及防治陶 亮（ 江苏国信泗阳太阳能发电有限公司， 江苏 泗阳 223700）1 PID 形成原因1.1 电池片内部的原因1.1.1 在多晶硅电池片在生产过程中， 由于晶界的存在和晶体的生长的速度很快， 晶粒大下不一， 硅片晶界处杂质和浓度较高， 导致硅片并联电阻 、 方阻 、 减反膜质量的均匀性较差， 加之多晶硅晶粒 、 晶向的不一致性以及硅片分级过程中存在的有意 、 无意的品管差异， 使硅片易产生体漏电流， 致使组件在封装后不能较好的抗 PID。并联电阻减小填充因子减少， 工作电压较少 。EL 测试显示部分 PN 结短路1.1.2 固化后的 EVA 具有较好的弹性且能承受较大的气候变化， 在现场环境中将硅片上盖下垫， 利用层压机的真空层压技术粘合为一体， EVA 在生产过程中添加了硅烷偶联剂，增强了组件的整体通光性并有效的防治外界环境变化对组件的影响 。EVA 作为高分子材料在户外环境下长期使用， 不可避免的会产生老化， 性能逐渐降低， 在光致衰减和电致衰减的双重作用下， 导致透光率及输出功率下降 。 品质较差的 EVA 或因层压质量和老化会使 EVA 产生脱层现象，导致空气和潮气从组件边缘渗透到组件内部， 引起组件的电腐蚀， 导致漏电流产生 。1.1.3 组件背板要求具有较好的机械强度，耐湿热老化的性能，耐紫外辐射性能， 较好的电气绝缘阻隔性， 较好的与 EVA 粘合性能 。因组价背板质量上存在差异，特别是电气绝缘阻隔性的降低，导致组件漏电流形成 。1.1.4 组价玻璃的主要成分是二氧化硅 、 纯碱 、 碳酸钙 、 氧化镁 、氧化铝 、 碳和芒硝， 组件硅片漏电流在高电场强度下通过 EVA 上方与组件玻璃中的钠 、 钙离子作用， 对组件边框形成回路导致漏电流发生 。1.1.5 组件密封材料一般均使用室温硫化硅橡胶进行组件密封， 室温硫化硅橡胶具有较好的耐温特性 、 耐侯性 、 电气绝缘性能 、生理惰性 、 低表面张力性能， 高温 、 高湿情况下， 其绝缘功能下降， 使组件玻璃通过边框与组件边框接地形成回路， 使漏电流形成 。漏电流的途径主要经过玻璃 I1,EVA 与玻璃的界面 I2， EVAI3与背板材料 I4 和边框密封材料到达边框形成回路 。1.2 PID 现场外部原因PID 效应的外部诱导原因主要为潮湿及高温， 同时组件所处环境如海边 、 空气中酸 、 碱浓度较大时， 导致组件表面被导电性 、 酸性 、碱性以及带有离子的物体的污染程度的增加， 也在不同程度上加大了 PID 效应的形成 。 因为组件表面玻璃具有不导电的特性， 在电池组件因早晨凝露或清扫导致组件处于高湿状态， 组件表面具有带电金属离子的状态下， 极易形成 PID 效应！PID 测试：摘 要 ： 光伏应用越来越多， 光伏电站规模越建越大， 组件串联的数目越来越多， 于是组串与大地的电位差越来越大， 目前， 已在600v-1000v 左右 。 存在于晶体硅光伏组件中的电路与其接地金属边框之间的高电压， 会造成组件的光伏性能的持续衰减 。 造成此类衰减的机理是多方面的， 例如在上述高电压的作用下， 组件电池的封装材料和组件上表面层及下表面层的材料中出现的离子迁移现象； 电池中出现的热载流子现象； 电荷的再分配削减了电池的活性层； 相关的电路电腐蚀等等 。 这些引起组件功率衰减的机理被称之为电位诱发衰减 Potential Induced Degradation。关键词 ： PID； 成因； 防治PID 测试前 IV 曲线 PID 测试后 IV 曲PID 测试前 EL 实验 PID 测试后 EL 实验25- -2014 年第 6 期 科 技 创 新科技创新与应用现在行业测试的方法主要有三种：双 85 加 1000V 负压， 96 小时； 常温环境加 1000V 负压 168 小时； 60 度温度 85% 湿度 1000V 负压 168 小时， 其外观无变形 、 变色， 绝缘试验合格， 湿漏电流试验合格， 功率衰减不得超过 5%， EL 测试无 PN 结短路， 满足 IEC 相关要求 。2 PID 的有效防止PID 效应现象在电站实际运用中并不鲜见， 目前国内多家电站相继发现 PID 现象的产生，单块组件开路电压已由铭牌值降至 1-33v 不等， 组串开路电压与正常组串相比较均有较明显的差异， 他的直接后果是电站实际发电效果下降， 特别是在弱光条件下反应更明显， 从而损害电站投资者的收益 。（ 1） 定期将有 PID 效应的组串正负极颠倒：根据现场情况， 定期将组串正负极颠倒接入直流汇流箱， 理由PID 的可逆性， 使组价逐步恢复， 但此法不可从根部上解决问题 。 因为具有 PID 效应的组串在正负极颠倒后， 将在新的负极处出现组价产生 PID 效应， 且组件一旦产生 PID 效应， 其各项参数最多可恢复至铭牌数值的 80% 左右 。（ 2） 对有 PID 效应的组件加正向偏置电压：在现场对 PID 效应的组串外加正向偏置 1000v 电压， 激活组件表面的空穴或电子返回， 从而促使组件各电气参数恢复 。 此种方法也不能从根本防止 PID 效应的形成， 且需定期外加正向偏置电压 。（ 3） 逆变器直流系统负极接地运行：目前国内光伏电站直流部分的接线方式均为光伏组件和逆变器直流测正负极浮空运行系统， 而欧洲及北美国家目前已强制要求组件商供应的组件必须具备抗 PID 现象功能， 逆变器供应商供应的逆变器负极须装置性接地， 如左图所示 。通过加装逆变器直流侧负极装置性接地， 修改逆变器 DPCB 板运行程序， 使逆变器在负极接地情况下稳定运行， 并能在逆变器接地检测失灵情况下对每路正极进线电缆起到可靠短路保护， 实现有效的 PID 防治目的 。3 结束语综上所述， 为从根本上杜绝 PID 效应的形成， 须严格控制原材料的品质和在组件生产过程中加强品质管理， 提高组件抗 PID 效应的能力 。 在逆变器直流侧加装负极接地系统， 阻断漏电流形成， 提高逆变器运行稳定性 。 进而提高光伏电站的整体发电量， 减轻运维人员的劳动强度， 提升经济效应 。参考文献[1]弗罗里达州太阳能中心 PID 检测标准 [S].[2]国家光伏质检中心 CPVT 检测标准 [S].[3]GB/T14009-92 标准 [S].作者简介 ： 陶亮 （ 1976- ） 男， 汉族， 安徽宿州人， 主要从事发配电工作 。飞机气动力工程估算的程序化实现方法陈春鹏 杨康智 王莉萍（ 中航通飞研究院， 广东 珠海 519060）1 前言在飞机研制设计方案初期， 由于飞机初步设计方案的参数需要经常调整， 而通过风洞试验和数值计算获取飞机气动力参数比较耗时， 难以在较短时间内跟上参数调整的步伐， 工程估算方法能够快速得出飞机不同气动布局的主要气动特性， 以便通过反复迭代来对方案进行优化设计，因此工程估算在这期间占有比较重要的地位 。然而， 当前使用的工程估算的计算方法已经严重落后， 没有最大限度展现出它在飞机方案设计阶段所具有的优势，其中主要问题在于：1.1 目前采用的工程估算方法耗费的时间太长： 工程估算的计算公式主要来源于大量风洞试验结果和前人经验总结， 大部分属于半经验公式， 计算过程中很多的气动参数要查阅图表， 根据目前型号飞机的工程估算来看， 提供一套完整的飞机气动导数， 至少要查300 个左右的图表， 一个熟练的设计人员将近 75% 的时间耗费在查图取数上面， 极大浪费了人力 。1.2 计算的结果累积误差较大： 查表取数的过程中， 图表网格稀疏， 数据取值存在误差， 并且不同设计人员从图上读到的数据也存在差异， 而飞机的气动导数是相互联系相互影响的， 前面导数的计算误差对后续导数的计算有很大的影响， 这种误差的积累造成计算结果精度较差 。1.3 计算结果重复性不高： 一方面， 由于计算公式没有固化， 因而同一总体参数下不同期的计算结果可能存在差异，另一方面， 同一设计人员在不同时间的查图所得数据也存在差异 。出现这些问题的根源就是没有形成一套完整的自动化处理软件或者计算程序， 结合目前的实际情况， 文章基于 Matlab 等一些工程应用软件， 提出一种方便 、 有效 、 快速实现对飞机气动力工程估算自动处理的方法 。2 实现工程估算程序化处理的方案流程计划方案如图 1。图 1 工程估算程序化处理方案的流程示意图方案流程说明： 第一步， 建立整体方案的标准化库， 由于整个方摘 要 ： 飞机气动力工程估算是获取飞机气动力数据的主要手段， 在方案设计的初期占有重要的地位 。 文章根据当前飞机气动力工程估算存在的数据处理繁琐 、 周期长 、 效率低等的主要问题， 通过借助 Matlab 等工程软件， 提出了一种实现飞机气动导数程序化计算处理的整体实现方法， 这种气动力工程估算的自动处理方法一方面大大减少了计算周期 、 提高了工作效率 。 另一方面这种方法提高了计算结果的精度， 为飞机气动力工程估算 、 气动布局参数调整提供了快速 、 有效手段 。关键词 ： 气动力； 工程估算； 自动处理； Matlab 应用26- -