PID效应：成因、解决策略与光伏电池性能影响

PID效应，即Potential Induced Degradation，是指在光伏电池组件运行过程中，由于电势差异诱导的性能下降现象。其主要表现为电荷聚集在电池片表面，导致表面钝化，进而影响填充因子、开路电压、短路电流等关键参数，从而引起组件功率的衰减。这种效应最早在2005年由SunPower公司发现于N型硅太阳能电池组件中，随后在2008年，Evergreen公司也报告了P型电池组件的类似问题。 PID效应的发生与光伏系统的应用规模和电压水平密切相关。随着大规模光伏系统的应用，为了满足逆变器的MPP（最大功率点）工作电压，电池组件常常需要串联较多数量的电池片，如72片组件可能达到20串，这会导致开路电压和工作电压显著升高。例如，在STC（标准测试条件）下，300Wp的组件可能会有高达860V的开路电压和720V的工作电压。为了防止雷击，组件的铝合金边框通常需要接地，这就形成了潜在的直流高压，约1000V左右。 组件封装过程中，玻璃、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）电池片和EVA背板之间的绝缘并非完美，特别是在潮湿环境中，水分会透过硅胶封边或背板进入组件内部。EVA的酯键在这种条件下分解，生成醋酸。醋酸与玻璃表面的碱性物质反应，产生可移动的钠离子。在外部电场的作用下，这些钠离子会聚集在电池片表面的减反射层，从而引发PID现象（如图1-1所示）。 尽管没有明确证据表明所有五年以上光伏电站功率下降都是由PID效应导致的，但光伏行业对这一问题的认识正在逐渐加强。德国TUV等测试机构已经发布了针对PID效应的建议标准，规定了包括温度、湿度、偏置电压和导体等在内的测试环境参数，以帮助行业理解和应对PID效应。因此，了解和控制组件的制造工艺、安装环境以及维护措施，对于减少PID的影响变得至关重要。