近年來(lái)，在新能源理念的大力倡導(dǎo)下，太陽(yáng)能發(fā)電裝置逐漸在全世界范圍得到推廣。多晶硅太陽(yáng)能組件由于其價(jià)格合理、性能良好而在市場(chǎng)上占有一定的份額。但是與單晶光伏組件、薄膜光伏組件類(lèi)似，多晶硅組件在使用過(guò)程中同樣會(huì)產(chǎn)生或多或少的功率衰減現(xiàn)象。本文主要研究影響多晶硅組件功率衰減的主要因素以及如何降低這些影響因素。

多晶硅光伏組件（如圖1所示）是由玻璃、EVA、電池片、背板、鋁邊框、接線(xiàn)盒、硅膠等主材，按照一定的生產(chǎn)工藝進(jìn)行封裝，在一定的光照條件下達(dá)到一定輸出功率和輸出電壓的光伏器件。組件功率的衰減是指隨著光照時(shí)間的增長(zhǎng)，組件輸出功率逐漸下降的現(xiàn)象。

其衰減現(xiàn)象可大致分為三類(lèi)：

• 第一類(lèi)，由于破壞性因素導(dǎo)致的組件功率驟然衰減，破壞性因素主要指組件在焊接過(guò)程中焊接不良、封裝工藝存在缺膠現(xiàn)象，或者由于組件在搬運(yùn)、安裝過(guò)程中操作不當(dāng)，甚至組件在使用過(guò)程中受到冰雹的猛烈撞擊而導(dǎo)致組件內(nèi)部隱裂、電池片嚴(yán)重破碎等現(xiàn)象；
• 第二類(lèi)，組件初始的光致衰減，即光伏組件的輸出功率在剛開(kāi)始使用的最初幾天內(nèi)發(fā)生較大幅度的下降，但隨后趨于穩(wěn)定；
• 第三類(lèi)，組件的老化衰減，即在長(zhǎng)期使用中出現(xiàn)的極緩慢的功率下降現(xiàn)象。

圖1 多晶硅光伏組件的結(jié)構(gòu)示意圖

多晶硅組件功率衰減的原因分析以及試驗(yàn)驗(yàn)證

第一類(lèi)衰減沒(méi)有規(guī)律，本文不對(duì)其分析。本文主要對(duì)第二類(lèi)、第三類(lèi)衰減現(xiàn)象進(jìn)行研究分析。

1.第二類(lèi)衰減的原因分析、試驗(yàn)對(duì)比以及優(yōu)化措施

導(dǎo)致這一現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是P型（摻硼）晶體硅片中的硼氧復(fù)合體降低了少子壽命。含有硼和氧的硅片經(jīng)過(guò)光照后出現(xiàn)不同程度的衰減。硅片中的硼、氧含量越大，在光照或電流注入條件下產(chǎn)生的硼氧復(fù)合體越多，少子壽命降低的幅度就越大，引起電池轉(zhuǎn)換效率下降。

1）試驗(yàn)條件以及試驗(yàn)步驟

本次試驗(yàn)的條件為：A組采用經(jīng)過(guò)初始光照的電池片，B組采用未經(jīng)初始光照的電池片，A組和B組使用同樣的玻璃、EVA、背板和同樣的封裝工藝。

生產(chǎn)出的所有組件經(jīng)紅外隱形裂紋檢測(cè)儀探測(cè)，并采用3A級(jí)脈沖模擬儀測(cè)試組件IV曲線(xiàn)，確定組件完好無(wú)損，各選擇5塊進(jìn)行試驗(yàn)，電池片經(jīng)過(guò)初始光照的組件采用“A-x”進(jìn)行編號(hào)，電池片未經(jīng)初始光照的組件采用“B-x”進(jìn)行編號(hào)。

分別記錄組件STC狀態(tài)下（輻照度1000W/m²,AM1.5）的功率輸出值，之后在同一地點(diǎn)進(jìn)行室外暴曬試驗(yàn),依照IEC61215的室外暴曬試驗(yàn)要求，使組件受到的輻照總量達(dá)60kWh.m^-2。暴曬試驗(yàn)結(jié)束后在同一臺(tái)脈沖模擬上測(cè)試組件的功率，并進(jìn)行記錄。

2）試驗(yàn)結(jié)果分析

表1 組件暴曬前后的功率輸出對(duì)比

分析表1中的數(shù)據(jù)可以看出，電池片經(jīng)過(guò)初始衰減的組件，在初始光照下的功率衰減明顯降低。因此可推斷光伏組件的初始光致衰減主要是由電池的初始光致衰減導(dǎo)致的,對(duì)電池片進(jìn)行預(yù)光照處理,使電池的初始光致衰減發(fā)生在組件制造之前，光伏組件的初始光致衰減就非常小了,完全可以控制在測(cè)量誤差之內(nèi)。同時(shí)也大幅度地減少了光伏組件出現(xiàn)熱斑的幾率, 提高了光伏組件的輸出穩(wěn)定性。

2.第三類(lèi)衰減的原因分析、試驗(yàn)對(duì)比以及優(yōu)化措施

此類(lèi)衰減主要由于電池的緩慢衰減以及封裝材料的性能退化所造成。從組件的結(jié)構(gòu)示意圖中可以看出，組件的主材主要包括電池片、玻璃、EVA、背板等。而導(dǎo)致組件主材性能退化的主要原因是紫外光的照射。

從圖1中看出，玻璃和EVA在電池片的上面，其阻斷紫外線(xiàn)的功能尤其重要，由于目前耐紫外功能較強(qiáng)的玻璃很少，本文中的試驗(yàn)設(shè)計(jì)把EVA和背板作為主要原因進(jìn)行分析。

1）試驗(yàn)條件以及試驗(yàn)步驟

本次試驗(yàn)的條件為：兩組均采用經(jīng)過(guò)初始衰減的電池片和普通鋼化玻璃，C組采用耐紫外功能較強(qiáng)的EVA和背板，D組采用耐紫外功能稍差的EVA和背板，兩組組件采用同樣的封裝工藝。

生產(chǎn)出的組件經(jīng)過(guò)隱裂探測(cè)和IV曲線(xiàn)的測(cè)試，確定完好無(wú)損，各選擇5塊進(jìn)行紫外老化試驗(yàn)，主材耐紫外功能較強(qiáng)的組件分別采用“C-x”進(jìn)行編號(hào)，主材耐紫外功能較差的組件采用“D-x”進(jìn)行編號(hào)。試驗(yàn)之前分別記錄組件STC狀態(tài)下（輻照度1000W/m²,AM1.5）的功率輸出值。

依照 IEC61215：2005的實(shí)驗(yàn)要求，組件同時(shí)置于紫外試驗(yàn)箱，維持組件溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)（60℃±5℃），使組件經(jīng)受波長(zhǎng)在280nm~385nm范圍的紫外輻射為15kWh.m^-2，其中波長(zhǎng)為280nm~320nm的紫外輻照至少為5kWh.m^-2。紫外老化試驗(yàn)結(jié)束后在同一臺(tái)脈沖模擬上測(cè)試組件的功率，并進(jìn)行記錄。

2）試驗(yàn)結(jié)果分析

表2 組件紫外老化試驗(yàn)前后的功率輸出值對(duì)比

分析表2中的數(shù)據(jù)可以看出，采用耐紫外功能較強(qiáng)的主材，組件的功率衰減較低?？赡艿脑颍簭膶?shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，主材耐紫外功能稍差的組件背板有輕微的黃變現(xiàn)象，并且EVA與背板的剝離強(qiáng)度明顯下降，導(dǎo)致電池片加速老化，因而組件的功率明顯下降。

結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）多晶硅光伏組件的初始光致衰減主要是由電池的初始光致衰減導(dǎo)致的,因此對(duì)電池片進(jìn)行預(yù)光照處理,使電池的初始光致衰減發(fā)生在組件制造之前，這樣可提高光伏組件輸出的穩(wěn)定性。

（2）多晶硅光伏組件的老化衰減，主要由于組件主材的老化所引起，因此采用耐紫外功能較強(qiáng)EVA和背板材料，可以有效降低組件的功率衰減程度。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“影響多晶硅光伏組件功率衰減的原因分析以及優(yōu)化措施”，作者為吳翠姑、于波 等。）