摘要：随着光伏电站规模的不断增大，使用环境的差异及不确定性，出现了一系列的电站发电量降低，组件功率下降的问题。作为众多引发组件功率衰减的主要原因之一的电势诱导衰减现象引起了广泛的关注。本文利用实验模拟组件的使用环境并成功验证了电势诱导衰减现象的存在，并指出了在高温高湿的环境电势诱导衰减现象直接会影响组件的功率，使其下降明显。同时也在现实环境中的电站项目中发现了电势诱导衰减现象。通过实验证明了电势诱导衰减现象是一种可逆的现象，功率可以恢复。这些发现对日后寻找改善并解决此现象起到了积极的作用。
关键词：光伏；组件；系统；电势诱导衰减
1 背景
电势诱导衰减最早是Sunpower在2005年发现的，组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc、Voc降低使组件性能 低于设计标准。
随着光伏组件大规模使用一段时间后，特别是越来越多的投入运营的大型光伏电厂运营三四年后，业界对光伏组件的电位诱发衰减效应（电势诱导衰减，Potential Induced Degradation）的关注越来越多。一些国家和地区已逐步开始把抗电势诱导衰减作为组件的关键要求之一。很多日本用户明确要求把抗电势诱导衰减写入合同，并随机抽检。欧洲的买家也跃跃欲试提出同样的要求。此趋势也使得国内越来越多的光伏电站业主单位、光伏电池和组件厂、测试单位和材料供应商对电势诱导衰减的研究越来越深入。另外，近几年的研究表明，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；相关的电路被腐蚀等等。这些引起衰减的机理被称之为电位诱发衰减、极性化、电解腐蚀和电化学腐蚀。
2 电势诱导衰减定义描述D7 a：^#
所谓电势诱导衰减测试，将组件连接到1000伏特的电压上，在一定的温度和湿度条件下，连续通电一定的时间，最后监测组件的前后功率的衰减和EL。
电位诱发衰减测试，一些电站实际使用表明，光伏发电系统的系统电压似乎存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用，基于丝网印刷的晶体硅电池通过封装材料（通常是EVA 和玻璃的上表面）对组件边框形成的回路所导致的漏电流，被确认为是引起上述效应的主要原因。近年来电势诱导衰减已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出，国际上已经许多企业对组件的电势诱导衰减现象进行分析。
电势诱导衰减效应现象在电站实际运用中并不鲜见，他的直接后果是电站实际发电效果下降，从而严重损害投资者的收益，最终会导致组件厂遭遇投诉甚至是退货、赔偿。电势诱导衰减效应是一种在组件上面加上高强度负电压而使组件性能降低的现象。
电势诱导衰减效应是一种在组件上面加上高强度负电压而使组件性能降低的现象。在过去的几十年里，由于系统偏压而引起组件功率大幅衰减，有的衰减甚至超过50%，而从组件外观上却看不到任何缺陷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 引发电势诱导衰减效应的可能性影响因素
造成此类衰减的机理是多方面的。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的电势诱导衰减现象。系统方面：组件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。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；相关的电路被腐蚀；电池经过封装材料（通常是EVA和玻璃的上表面）和组件边框所形成的路径所导致的漏电流也被认为是引起电势诱导衰减现象的主要原因。这些现象最容易在潮湿的环境下发生，且其活跃程度与潮湿程度有关；同时组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度，也与上述衰减现象发生有关。在实际应用场合，电势诱导衰减现象可能是在其电路与金属接地边框成正向电压偏执的条件下发生，也可能是与成反向偏置的条件下发生。
4 应用性的前景展望
光伏应用越来越多，电站规模越来越大，组件串联的数目不断增大。这样，太阳能组件承受高对地势能的几率越来越大。当系统的一端接地时，距离接地端最远的组件对地将产生较高的电势，美洲接近600V，欧洲接近1000V。一般来说，泄漏电流是经过封装材料、铝边框或安装支架流入大地的。泄漏电的大小与电池片材料及工艺、组件材料及工艺、系统安装方法、环境温度、环境湿度等因素有关。长期泄漏电将使电池片载流子及耗尽层状态发生变化、电路中的接触电阻受到腐蚀、封装材料受到电化学腐蚀，从而导致电池片功率衰减、串联电阻增大、透光率降低、脱层等影响组件长期发电量及寿命的现象。
电势诱导衰减现象作为光伏技术发展过程中出现的一个技术问题，是非常值得重视。由于影响到光伏组件的长期使用寿命，所以必须尽快解决。通过技术手段的改进，电势诱导衰减现象将不会成为阻碍光伏事业发展的障碍。通过解决电势诱导衰减问题，对光伏发电的可靠性的了解将更为彻底，由此将使光伏组件更为可靠，从而促进光伏产业更能健康长久的发展。
参考文献：
[1] TUV SUD Greater China.TUV SUD：Partnership adds value，2012.
[2] 电势诱导衰减- System voltage durability test for crystalline silicon modules.2012
[3] IEC61215 Crystalline silicon terrestrial photovoltaic（PV）modules –Design qualification and type approval.2005.
[4] IEC61730 Photovoltaic（PV）module safety qualification – Part 2：Requirements for testing.2004.
[5] IEC 62804（Draft）“System voltage durability test for crystalline silicon modules – design qualification and type approval.
[6] IEC 60068-2-78 Enironmental testing - Part2-78：Tests-Test Cab：Damp heat，steady state.
论文作者:王欢
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/3
标签：电势论文; 组件论文; 诱导论文; 现象论文; 光伏论文; 电池论文; 电站论文; 《电力设备》2019年第20期论文;