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来来来,昌日告诉你光伏电站组件衰减的“前因后果”

2018-12-26 08:35:45      点击:

   组件衰减,不是一个新话题。在早期的单、多晶之争中,也是一个决定性的因素。在2008年年底、2009年年初,市场面临单、多晶的选择,衰减高也是单晶在竞争中的重要原因之一。十年过去了,光伏在政策的扶持下,逐渐发展壮大,准备迎接光伏平价时代的到来。


一、 组件衰减的构成因素


大家都知道组件是由电池片、互联导线、密封材料、前后盖板玻璃(或背板)构成,辅助以二极管,用以防止热斑效应。其中电池片是组件的核心部件。光从外部照射到电池片,首先要经过前盖板玻璃,密封材料(EVA或POE),最后才到达电池片的表面;电池片通过吸收光转换成电流,通过电池片的栅线汇集传导到互联条,通过汇流条汇集传输到组件的正负极。整个过程中,从光的传输到电能的传递,都是导致组件衰减的构成条件。


1、光学传输变化


例如前盖板玻璃若为镀膜玻璃,由于镀膜玻璃有增透作用,若前盖板玻璃薄膜层被破坏,则光伏组件的光路发生了变化,组件的功率会下降。再如如封装材料(EVA或者POE)老化,封装后的材料在长期紫外光作用下,发生黄变,透光性下降,也会导致组件的功率下降。当然,组件中玻璃、封装材料以及电池片的折射率及其中涉及的薄膜厚度的变化也会导致光路的变化,造成组件的功率下降。


2、电学传输变化


电学传输路径的变化会导致组件的电阻升高,电阻升高则发热增加,最佳输出点的电能输出减少,导致组件功率衰减。比较典型的现象就是涡流纹。我们常说的“近朱者赤,近墨者黑”实际上也是在说扩散理论。物质之间,分子的扩散是永恒存在的,只是快慢不一而已。水蒸气存在于大气中,随着时间的推移,会透过玻璃或者背板浸入到EVA/POE,如果是EVA的话,水蒸气会和EVA反应产生酸,酸的存在又会和互联条及电池的栅线发生作用,导致组件的电阻增高,造成组件功率下降。


3、电池电子结构发生改变。


组件封装材料中,限于成本原因,一般采用钠钙硅组分的玻璃。玻璃中不可避免地存在钠离子、钾离子以及铁离子等。在常规条件下,这些离子不会发生定向迁移。但当组件串联连接以后,光伏串会形成较大的电压,如1000V的组串系统就会在正负极之间形成电压差。电压差的存在,对地是个悬浮电压。

当光伏系统接地的时候,尤其是组件边框接地时,在电池芯片和组件边框上会形成定向的电场。定向电场的存在会导致离子的定向迁移。其中金属离子的定向迁移,如Na离子,会迁移至电池片的表面,引起电池片钝化效果发生变化,部分的影响可通过加反向电场进行修复。更严重一些的是Fe离子等深能级杂质侵入电池片,导致电子复合严重程度增加,造成不可修复的组件效率下降。

光致衰减也是一个重要的因素。目前主流的看法是B-O对的存在会导致光伏组件的衰减。


二、控制组件衰减的几种方法


组件衰减的控制可从以下几个方面来进行控制。


1、严格控制组件制造的BOM材料。对于组件的质量控制,除了工艺控制外,材料控制也是很重要的环节。由于组件价格的不断下降,组件厂家为了降低成本,在材料上会倾向于用价格低廉的材料。低廉的价格往往在材料的黄变、电阻率、质量均匀性等方面会造成问题。因此,应该严格控制材料的质量。


2、电池片本身。如果电池片的衰减小,则组件封装后组件的衰减也将变小。电池片衰减的主要因素还是光致衰减。目前能控制电池片衰减的方法有三种方式:一是采用掺镓的电池片,二是采用n型掺杂的电池片,三是采用光照或激光退火的方式来减少光衰,但长期可靠性还有待验证。前两种是从本质上减少B-O复合体的存在,较为可靠。


3、阻隔离子的扩散通道。从离子的扩散通道形成要素上下功夫,可获得意想不到的效果。例如采用POE材料,增加阻水性、增大电阻率;采用低铁的玻璃(或改用其它不含金属离子的替代性材料)消除有害离子;改善电池钝化的钝化手段等。


4、 采用电位钳制的方式降低对地电压或者对组件加反向电压。


组件衰减也是市场的理性选择条件之一

组件衰减率是组件选型的重要指标之一。因此,在组件招标及选型的过程中,一定要对不同类型的组件根据参数特性来区分选购和招标。随着光伏发电逐渐变成电网的能源构成之一,度电成本组件为发电企业所接受。低成本会带来更大的竞争性并降低风险。因此,市场在选择组件时,应综合考虑衰减因素,以便于正确地做财务决策,降低发电企业的竞争性电价风险,提高发电企业的竞争能力。


文章来源:分布式光伏发电 T8435636600 www.crlsxny.com

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