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光伏组件是太阳能发电的关键元件,光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增加,组件输出功率不断呈下降趋势的现象。
组件功率衰减直接关系到组件的发电效率。国内组件的功率衰减与国外最好的组件相比,仍存在一定差距,因此研究组件功率衰减非常有必要。
组件功率衰减包括组件初始光致衰减、组件材料老化衰减及外界环境或破坏性因素导致的组件功率衰减。
外界环境导致功率衰减主要由光伏电站运营不当造成,可通过加强光伏电站的维护进行改善或避免;破坏性因素导致的组件功率衰减是由于组件明显的质量问题所致,在组件生产和电站安装过程对质量进行严格检验把控,可减少此类功率衰减的现象。
本文主要研究组件初始光致衰减及材料老化衰减。
1、组件初始光致衰减分析
1.1、组件初始光致衰减原理分析
组件初始光致衰减(LID)是指光伏组件在刚开始使用的几天其输出功率发生大幅下降,之后趋于稳定的现象。
普遍认为的衰减机理为硼氧复合导致,即由p型(掺硼)晶体硅片制作而成的光伏组件经过光照,其硅片中的硼、氧产生复合体,从而降低了其少子寿命。
在光照或注入电流条件下,硅片中掺入的硼、氧越多,则生成复合体越多,少子寿命越低,组件功率衰减幅度就越大。
1.2、组件初始光致衰减的实验分析
本研究采用对比实验的办法,在背板、EVA、玻璃和封装工艺等条件完全一致情况下,采用两组电池片(一组经初始光照,另一组未经初始光照),分别将其编号为I和II。
同时,生产出的所有组件经质量全检及电致发光(EL)检测,确保质量完全正常。实验过程条件确保完全一致,采用同一台太阳能模拟仪测量光伏组件I-V曲线。分别取I和II光伏组件各3组进行试验,记录其在STC状态下的功率输出值。
随后,将I和II光伏组件放置于辐照总量为60kWh/m2(根据IEC61215的室外暴晒试验要求)的同一地点进行暴晒试验,分别记录其功率,结果见表1。
由表1可知,I组光伏组件整体功率衰减明显较II组低。因此,可推测光伏组件的初始光致衰减主要取决于电池的初始光致衰减。在光伏组件封装前对其电池片进行初始光照,则组件功率衰减会显著减弱。
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