[實用新型]避免或降低晶體硅光伏組件電位誘發衰減的結構

有效

• 申請號: 201320057707.7
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN203086380U
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 魏慎金;陳小梅
• 申請（專利權）人: 常州億晶光電科技有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及晶體硅光伏組件的制造領域，特別涉及一種避免或降低晶體硅光伏組件電位誘發衰減的結構。

背景技術

PID現象是指組件在使用過程中，尤其是在高溫多濕環境下，晶體硅光伏組件中的電路與其接地金屬邊框之間的高電壓流經太陽能電池單元，出現的組件光伏性能持續衰減的現象，這是太陽能電池組件特有的現象。造成此類衰減的機理是多方面的，例如在高電壓的作用下，組件電池的封裝材料、組件上表面層及下表面層的材料中出現離子遷移現象；電池中出現的熱載流子現象；電荷的再分離消減了電池的活性層的性能；相關的電路被腐蝕等。

根據實驗室和電站實地考察，發生PID效應的主要影響因子有：①組件環境濕度，濕度越大，PID效應越明顯；②系統電壓，系統電壓越大，PID越明顯；③環境溫度，溫度越高，PID效應越明顯；④封裝材料；⑤組件使用時間；⑥組件表面的狀況，例如導電性。

PID效應會導致組件功率衰減，性能降低，進而影響整個系統的發電能力和總輸出功率。在電站實際運行中發現，光伏發電系統的系統電壓對組件有持續的PID作用，嚴重時會導致功率衰減50%以上，直接影響電站的實際發電量和投資者的收益。目前光伏電站在安裝組件時，一般將一定數量的組件串聯為一組。由于組件受PID效應的影響，對于P型硅電池組件，串接組件的負極側比正極側的PID強度要高，即在負極端的組件受PID影響功率衰減最厲害。對于N型電池，目前還沒有發現PID效應。

針對這種現象，各廠家為減緩和消除PID效應提出了各種方案，主要的方法有如下幾種：

①負極接地：匯流箱或是逆變器的負極端接地。由于光伏發電系統的特殊性，目前，光伏發電中光伏并網逆變器直流系統段一般采用浮地（不接地）系統，即直流供電系統段的正極、負極均不接地。一旦負極接地，除了因為通過柜體導致回流，還可以從地返回，這樣會使雜散電流增大；若發生正極接地，就會對人身安全造成嚴重威脅，未接地直流系統上的接地故障也可以引起電源損壞和現場損壞，嚴重時會影響并網系統的正常運行。并且由于太陽能電池組件放于屋頂或空曠的野外環境，極易受雷擊而使系統產生極端的電涌電壓，雖設計防雷器等器件但也不能完全避免高電壓的產生，瞬間的高電壓將對長期運行的直流系統的絕緣造成巨大的潛在危險，從而會造成正極或負極側的系統接地，一旦系統接地將給整個發電系統造成發生事故的隱患。

②正負極對換：在串接的組件當中，將正極側和負極側組件對換，可以有效降低PID效應，如中國專利201110460800.8《太陽能組件功率衰減恢復方法》、201120573837.7《手動太陽能組件功率衰減防治模塊》和201120573995.2《自動太陽能組件功率衰減防治模塊》。缺陷：耗時耗力太多。對于一個大系統，安裝成本高，并且，由于該工作有一定的技術的含量，需要具備一定光伏知識的工程師來完成，這更增加安裝成本。

③封裝材料：提高封裝材料（通常為EVA或玻璃）的體電阻，減少漏電流，降低PID強度。缺陷：提高封裝材料的體電阻需往封裝材料內施加一定的添加劑，而這些添加劑的耐久性和失效性難以確定，有可能隨時間的延長，體電阻減低，而使降低PID強度失效。

④調整電池片工藝：提高電池片正表面減反膜（一般為氮化硅）的折射率，可有效減少PID效應。缺陷：減反膜的折射率會影響電池片表面的反射率，從而影響電池片的效率。目前各電池片生產廠家在硅片上鍍的氮化硅折射率范圍為2.05～2.12，若在此基礎上增大氮化硅的折射率會降低電池片的效率，電池片生產廠商對該方案是無法接受的。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：為了克服現有技術中，減緩和消除PID效應的方法不理想的不足，本實用新型提供一種避免或降低晶體硅光伏組件電位誘發衰減的結構，避免或降低PID現象，提高光伏系統的轉換效率和光伏電站的安全性。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種避免或降低晶體硅光伏組件電位誘發衰減的結構，用于光伏系統，所述光伏系統包括由所述晶體硅光伏組件組成的光伏組件陣列、匯流箱和逆變器，每個光伏組件陣列均與一個匯流箱連接，所述各匯流箱的正極輸出端并接后與逆變器的正極輸入端連接，各匯流箱的負極輸出端并接后與逆變器的負極輸入端連接，在逆變器的正負極輸入端之間或至少一個匯流箱的正負極輸出端之間設置開關控制器。當光伏系統有電輸出時，所述開關控制器斷開；需對光伏組件進行功率衰減恢復時，所述開關控制器閉合。

所述開關控制器為光控開關或定時開關。可以通過光照度或者時間來控制光伏系統正、負極的通斷。