p型PERC双面双玻光伏组件PID现象是如何产生的？
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摘要：通过在“双 85”测试条件下对光伏组件分别施加 ±1500 V 电压，分析 p 型 PERC 双面双玻光伏组件的 PID现象，发现p型 PERC双面双玻光伏组件在负偏压下更易发生PID现象，且背面PID现象较严重。
0 引言
在实际发电现场及光伏组件PID测试过程中可以发现，使用EVA( 乙烯 - 醋酸乙烯酯) 封装的p型PERC双面双玻光伏组件，正、背面的PID现象明显；而改变封装材料，使用 POE(聚烯烃 ) 封装后，光伏组件正面的PID现象得到缓 解，但是背面仍存在PID 现象。本文主要从不同封装材料出发，分别使用EVA和POE材料封装光伏组件，通过 PID 测试， 依据测试结果分析p型PERC双面双玻光伏组件 出现 PID 现象的原因。
1 PID 的定义
PID效应 (Potential Induced Degradation)又称电势诱导衰减，是指当光伏组件的电极与边框之间存在较高的偏置电压时，玻璃中的Na+出现离子迁移，附着在电池片表面，从而造成光伏组件功率下降的现象。
2 p型PERC双面双玻的PID现象分析
2.1 实际电站中的 PID 现象
光伏组件在系统中的阵列排布和偏压如图1所示。因为每块光伏组件边框都是接地的，会造成单个组件和边框之间形成偏置电压，所以，越靠近负极输出端的光伏组件，承受负偏压现象越明显。
处于负偏压情况下时，光伏组件边框的电势为零，高于电池片电势，当玻璃表面有湿气、露水等时，就会在组件表面形成一个带电的水膜， 而这个带电水膜与电池片之间会因为电势差形成一个模拟电场，且 Na+ 本身带正电荷，所以在电场作用下，Na+就会通过封装材料向电池方向迁 移，从而发生PID现象。在光伏电站系统中， 光伏组件越靠近负极输出端，发生的PID现象越明显。
2.2 p型PERC双面双玻光伏组件PID(-1500 V) 测试分析
使用不同厂家的POE及EVA材料对p型PERC双面双玻光伏组件进行封装，然后对组件施加-1500V的电压，进行 PID 96h测试，结果如图 2 所示。
由图2可以看出： 1) 施加 -1500 V 电压经过 PID 96 h 测试后，POE封装的光伏组件正面衰减率在 5% 以内；而 EVA 封装的光伏组件正面衰减率为 5.17%。 2) 同一种封装材料，其背面衰减率明显高于正面。使用POE封装的光伏组件其背面衰减率也高达4%～7%，而使用EVA封装的光伏组件背面衰减率更是高达 30%。
2.3 p型PERC双面双玻光伏组件PID(+1500 V) 测试分析
使用不同厂家的POE及EVA 材料对p型PERC双面双玻光伏组件进行封装，然后对组件施加 +1500 V 的电压，进行 PID 192 h 测试，结果如图 3 所示。
由图3可以看出，当给组件施加 +1500 V 电压经过PID192 h测试后，无论是使用 EVA 封装的光伏组件，还是使用POE封装的光伏组件， 其正、背面衰减率均在 5% 以内，甚至衰减率低于负偏压 96 h 测试。
3 结果讨论
3.1 使用EVA封装的光伏组件在负偏压情况下， 正、背面 PID现象均明显
使用EVA封装的p型PERC双面双玻光伏组件在负偏压情况下，正、背面 PID 现象均较明显。导致此种情况产生的原因可能为：在高温高湿情况下，EVA易水解，水解会产生醋酸根离子，Na+ 会结合醋酸根离子，从而穿过 EVA 到达电池片表面，影响电池片表面的电荷分布。
3.2 使用 POE 封装的光伏组件在负偏压情况下，背面更易出现PID现象
使用POE封装的p型PERC双面双玻光伏组件在负偏压情况下，背面更易出现PID现象。造成此种情况的原因可能为：由POE封装的光伏组件，因POE结构均由C-C键和C-H键组成，不含有C=O或其他的不饱和双键，无酸性物质释放，且其体积电阻率比EVA 材料高约1～2个数量级，水汽透过率比EVA低约1个数量级， 因此，在高温高湿情况下，玻璃析出的 Na+ 要想迁移至电池片表面较为困难。
但是在高温高湿情况下，封装材料的体积电阻率会减小，且材料中的硅烷偶联剂及交联剂中含有少量的带负电的离子，因此，使用POE封装的光伏组件背面更易出现 PID现象是因为双面PERC电池片正面为化学钝化，其氮化硅中含有高密度的固定正电荷，对 Na+有一定的排斥作用，会减弱一部分Na+的富集。
但是其背面为场钝化，Al2O3/Si接触面具有较高的固定负电荷密度，背面玻璃中析出的Na+ 使氧化铝内的电荷发生再布，导致钝化效果恶化。同时，双面PERC电池片正面含有一层氧化硅减反射层，可以起到抗PID效应，而背面没有。
4 结论
本文分别使用 EVA 和 POE材料对光伏组件进行封装，然后分析PID现象产生的原因，并得出以下结论： 1) 使用EVA 封装的p型PERC双面双玻光伏组件易出现PID现象； 2) 即使使用POE材料封装的p型PERC双面双玻光伏组件，其背面出现PID现象的风险也较大，这与电池片本身的结构有关。
来源：国电投
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