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引言

光伏系統(tǒng)中組件的PID現(xiàn)象引起了整個光伏行業(yè)內(nèi)各企業(yè)、研究單位和相關(guān)測試機構(gòu)的廣泛關(guān)注，目前關(guān)于PID的形成機理、測試方法和條件等國內(nèi)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(fù)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(dǎo)電性、組件內(nèi)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?qū)⒋嬖谝欢ǖ呢撈珘?，組件負偏壓的大小跟處在組串中的位置有關(guān)，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(dǎo)電性增加，容易誘導(dǎo)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(yīng)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(yīng)為出發(fā)點，結(jié)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(jié)論，為在戶外對PID組件進行快速查找提供參考。

一.弱光效應(yīng)的分析

眾所周知，在國內(nèi)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(guān)文獻理論模擬和測試機構(gòu)的實際測試結(jié)果均表明：組件的并聯(lián)電阻對弱光效應(yīng)的影響很大。如全球知名光伏機構(gòu)Photon Lab曾對來自超過100家制造商的170多個組件產(chǎn)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(yīng)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(xué)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(cè)面反映組件Rsh對弱光效應(yīng)的影響。

二.實驗內(nèi)容

本部分以實際電站中的同批次245W普通多晶PID組件為例，按其測試好的電性能功率大小、Rsh和EL下的嚴重程度進行篩選，共計6片PID組件，并選擇2片正常組件作為參考組件進行實驗。

2.1 電性能測試結(jié)果

選擇的實驗對象組件如表1所示，從表1可知，在STC條件下的測試結(jié)果，PID組件1至PID組件6其衰減程度逐漸變大，功率和Rsh逐漸降低。和正常組件相比，Voc的差異并不明顯，最大差異約在3V左右，尤其是發(fā)生輕微PID的組件，如PID組件1和2，和正常組件相比，Voc差異非常小。
2.2 EL測試結(jié)果

圖2為上述PID組件的EL圖像，一般的，PID組件的衰減從四周開始，四周的電池片比中間的電池片要嚴重很多，隨著衰減程度的增加，四周和中間電池片逐漸變黑。 2.3 戶外弱光測試結(jié)果

由于開路電壓和環(huán)境溫度、輻照度有一定的關(guān)系，我們將上述組件放置戶外，各組件傾角一致，玻璃面干凈，無遮擋。測試當天天氣晴朗，測試從12:30至17:18。在測試中，我們使用萬用表測試Voc，輻照儀記錄輻照值，每塊組件同時測試，保證每塊組件的環(huán)境溫度、輻照一致，Voc值每塊組件采樣10個數(shù)據(jù)，繪制曲線如圖3所示，對各組件進行橫向比較。
我們發(fā)現(xiàn)，隨著輻照度逐漸下降后，可看到PID組件呈現(xiàn)明顯的弱光效應(yīng)。當輻照673W/m2降至643W/m2時，各組件的開路電壓差異較小，而當輻照低于643W/m2后PID組件和正常組件的開路電壓差異開始慢慢變大。輻照值小于464.38W/m2，PID嚴重的組件（如PID3至PID6）和正常組件有明顯的差異，Voc衰減基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，而正常組件從從始至終，電壓變化很小，基本維持在35V左右。同時PID1至PID6組件的并聯(lián)電阻是逐漸降低的，也反映出弱光下Voc大小和Rsh高低的變化關(guān)系。而Rsh相對較高的如PID1和PID2，在輻照325.65W/m2時和正常組件的差異開始變化，由于測試數(shù)據(jù)有限，需要通過擬合對輻照區(qū)間進行更細化的分析，我們對實測離散數(shù)據(jù)按照300W/m2以下進行擬合如圖4所示，對于PID2組件（Rsh低于100Ω以下），輻照低于300W/m2和正常組件有1.4V左右的差異，對于PID1組件（Rsh高于100Ω以上），輻照低于160W/m2以下和正常組件1約有1.5V左右的差異，擬合值參考表2。 三.討論

本文對不同PID衰減程度的組件在弱光下的開路電壓進行了測試和簡單分析，PID效應(yīng)導(dǎo)致組件并聯(lián)電阻降低后，將對弱光性能帶來較大影響，不同PID程度的組件因其并聯(lián)電阻的不同，其弱光性能具有明顯的差異性。根據(jù)戶外測試結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)對于嚴重PID組件（Rsh＜50Ω），輕微PID組件（50Ω＜Rsh＜100Ω）和輕微PID組件（Rsh＞100Ω），跟正常組件的Voc相比較，差值較為明顯時的輻照值分別為464.38W/m2，300W/m2和160W/m2。由于實際電站發(fā)生PID后，存在不同衰減程度的組件，因此在現(xiàn)場PID組件排查時，可選輕微PID組件（Pm衰減5%-10%左右）和正常組件的Voc變化明顯時所對應(yīng)的時間（或輻照度）作為參考測試時間（輻照度）。

四.參考文獻 
[1] Simon Koch, JulianeBerghold, ObinnaOkoroafor, Stefan Krauter and Paul Grunow, Encapsulation influence濜渀琀梔攀
potential induced degradation濜昀揜爀礀猀琀愀氀氀椀渀攀 silicon cells矜椀琀梔珜攀氀攀挀琀椀瘀攀 emitter structures僜爀漀挀. ,27th EU
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[2]Koehl, M., Hoffmann, S., Effect of humidity and temperature on the potential-induced degradation,Progress In
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[3] Flicker J, Johnson J. Solar America Board for Codes and Standards [J]. 2013.

[4] Wiles, John. 1996. Photovoltaic Power Systems and The National Electrical Code: Suggested Practices.
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[5]S. Pingel et al., Potential Induced Degradation of Solar Cells and Panels[R]. Honolulu, 35th IEEE PVSC, 2010.

[6] F. Martínez-Moreno , E. Lorenzo , J. Mu濜稀 , R. Parra , T.Espino,On-site tests for the detection of potential
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[7]Christian Haase,.ChristophPodewils, Weak-light behavior counts, Photon International, April, 2011, pp.148–151.

作者：江蘇舜天國際集團機械進出口股份有限公司光伏事業(yè)部 陳堅 陳建國 王希晨 莊榕玲