52, 071604(2015)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2015《中国激光》杂志社
071604-1
多晶硅太阳电池组件电位诱导衰减效应分析
马新尖
拉萨师范高等专科学校信息技术系, 西藏 拉萨 850000
摘 要 电 位诱 导衰 减 (PID)能 够 导 致 晶体 硅 太阳 电 池 组 件功 率 大幅 衰 减 ,使 太阳 电池 组 件的 大 规模 应用 受 到了 限
制。实 验分析了由 不同等离子 体增强化学 气相沉积(PECVD)镀膜工艺 多晶硅太阳 电池制作的 组件功率 衰 减问题。
结果表明,相比标准工艺多晶硅太阳电池组件(折射率为 2.06),防 PID 工艺多晶硅太阳电池(折射率为 2.16)制作的组
件功率仅有 1.65%的 衰 减,衰减幅度在 5%以内,具有一定的耐 高 压、高温和湿热环 境的能力。分析可知,在满足光学
薄膜厚度的情况下,制作具有较高折射率 SiN
x
膜的多晶硅太阳电池组件能够更好地预防 PID 现象的发生。
关键词 材料; 电位诱导衰减; 功率衰减; 多晶硅; 太阳电池组件
中图分类号 TN36 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP52.071604
Analysis of PID Effect for Polycrystalline Silicon Solar Cells Module
Ma Xinjian
Information Technology Department, Lhasa Normal College, Lhasa, Tibet 850000, China
Abstract Potential induced degradation (PID) can lead to a great attenuation in crystalline silicon solar cells
module′s
power and bring limitation on the large-scale application of solar cells module. The power attenuation
problem of module made of different plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) coating processed
polycrystalline silicon solar cells is analyzed experimentally. The results show that compared with the module of
standard process polycrystalline silicon solar cells (the refractive index is 2.06), the module made of preventing PID
processed polycrystalline silicon solar cells (the refractive index is 2.16) suffers a power attenuation of 1.65% only,
which is within the attenuation range of 5%, and has certain abilities of resistance to high pressure, high temperature
and humid environment. According to the analysis, under the condition of the certain thickness of optical film, making
polycrystalline silicon solar cells module with high refractive index SiN
x
film can better prevent the happening of the
PID phenomenon.
Key words materials; potential induced degradation; power attenuation; polycrystalline silicon; solar cells module
OCIS codes 160.6030; 365.6050; 040.6040
1 引 言
随着全球能源紧张及需求的日益增长,可再生能源及绿色清洁能源已受到世界各国的广泛关注。太阳
能以 无污 染、储量大、能量分 布广 和市场空间大等优势拥有着极大的发展前景,但转换率偏低、应用成本高
及稳 定性 较差 一直 是影 响其 大规 模应 用及 与火力、水利发电并网的主要瓶颈。近年 来,太阳电池组件在应
用中出现了在晶体硅光伏组件电路与其接地金属边框之间的高压会造成光伏组件性能的持续衰减现象,备
受业界人士的关注。造成这类衰减的机理较多,业界专业人士将这些能够引起组件衰减的机理称为电位诱
导衰减(PID)。
1978 年,Hoffman 等
[1]
研究了光伏组件在高压湿热环境中的稳定性。2005 年,SUNPOWER 公司就提出
了表 面极化现象,经 过研 究,当组件发生 PID 现象时,组件功 率会 出现大幅度降低 ,但 采用一定的实验 方法
后,PID 现象基本能够恢复到现象发生前的功率
[2]
。佛罗里达太阳能中心(FSEC)
[3-4]
在炎热和潮湿环境下,研
究了系统偏压对漏电流的影响,结果表明在户外潮湿环境下薄膜模块的漏电流基本保持在 0.1~8 mA 的范围
内。同时,FSEC 还发表了金属离子在组件模块中是如何进行迁移的
[5]
。美国国家能源部可再生能源实验室
(NREL)和 SOLON 公司
[6-8]
证实了无论组件采用何种技术的 P 型晶硅电池片,组件在负偏压下都有 PID 的风
收稿日期: 2014-12-15; 收到修改稿日期: 2015-01-30; 网络出版日期: 2015-06-12
作者简介: 马新尖(1985—),女,硕士,助教,主要从事半导体光伏电池和器件等方面的研究。E-mail: 932594765@qq.com