太阳能电池的电势诱导衰减研究进展

在户外长期运行中,不论是晶体硅太阳能电池还是薄膜太阳能电池,都会受到电势诱导衰减(PID)的影响,从而导致太阳能电池组件输出功率下降。尽管前人已经开展了许多研究,但对PID现象的理解及解决方案仍旧不完整。本文主要介绍了晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池的PID现象成因及相关解决办法,以促进人们对太阳能电池PID现象的深入理解,以期对太阳能电池的稳定性研究提供指导性意见。

晶硅材料太阳电池电势诱导衰减问题研究

传统晶硅材料太阳电池所发生的电势诱导衰减现象受可动电荷Na^+在硅表面聚积的影响,对发生电势诱导衰减现象的太阳电池的漏电区域和非漏电区域分别采用双电荷层导致p-n结导通的假说和扩展的肖克莱-里德-霍尔复合模型进行了研究。结果表明,组件效率受可动电荷Na^+的影响且和被SiN_x的场钝化作用所屏蔽的隐性缺陷之间的关系密切。通过增强界面的钝化效果,阻止Na^+与界面处的隐性缺陷相结合等措施,有利于抗电势诱导衰减组件的制备。

光伏发电系统中电势诱导衰减效应的原因及预防

通过对普通封装材料封装的光伏组件和优化配方后封装的光伏组件进行电势诱导衰减(PID)实验,研究封装材料变化对光伏组件电学性能的影响,结果表明采用优化配比方案封装的光伏组件具有非常强的抗电势衰减效应,说明采用配方优化的方法可有效缓解光伏组件的PID效应,进而可提高光伏发电站的发电效率和使用寿命。

电势诱导的N-异丁酰基-L-半胱氨酸分子在金(111)表面的相转变（英文）

自组装单层膜修饰的功能性基底在生物传感,色谱分析,生物相容性材料等方面均具有潜在应用。本文利用原位电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)研究了电势诱导的N-异丁酰基-L-半胱氨酸(L-NIBC)分子在Au(111)表面自组装结构的相转变。我们把Au(111)基底分别浸润在纯的NIBC水溶液和pH=7(磷酸盐缓冲溶液调节)的NIBC溶液中,分别制备了NIBC的α相和β相两种不同的自组装结构。EC-STM观测显示,当改变金的电极电势时,α相和β相的NIBC自组装单层膜出现了多种不同的结构变化。当电压从0.7 V(相对于饱和甘汞电极而言)降低到0.2 V时,α相由有序结构变为无序结构。而对于β相的样品,当E<0.3 V时,为无序结构;当电极电势增大到0.4 V<E<0.5 V时,出现γ相;继续增大到0.5 V<E<0.7 V时,变为β相。另外,EC-STM图像也证实存在β相转变为α相的可能。综合密度泛函理论计算的结果,我们提出,β相转变为α相的原因可以解释为电极电势的变化引起了Au-COO^-键的断裂,从而引发分子吸附构型变化而导致相变。

电势诱导衰退和湿热衰退P-PERC太阳能电池的修复与增效

针对P型钝化发射极背面接触(PERC)太阳能电池在服役期间受到电势衰退和湿热诱导衰退影响而引起光电转换效率降低的问题,本文通过光电注入和热退火工艺对已衰退电池进行修复并研究其增效机制。实验结果表明:在光照强度为3倍标准太阳光、电注入电流为10 A、退火温度为150℃、工艺50 min实验条件下,对180片已衰退电池进行修复实验,其中94.32%的已衰退电池的光电转换效率得到修复,实验后电池光电转换效率平均提升8.96%。光致发光光谱和量子效率分析表明,光电注入和热退火工艺可有效减少电池因电势诱导衰退和湿热衰退形成的内部缺陷和背表面缺陷,提升衰退电池片的光电转换效率。

解决光伏电站组件的抗潜在电势诱导衰减效应的方法

针对光伏电站组件特有的潜在电势诱导衰减(PID)效应,从光伏电站电气和环境诱因等方面介绍了组件功率衰减的机理,研究了组件PID的再恢复效应和方法。在此基础上,开发了一种适合用于集中式光伏电站的抗PID专用设备,可用于已建成电站的系统升级和改造,使组件在现场实现性能恢复,避免再次衰减,介绍了设备的技术指标、电路结构。实验结果证明,该设备具有良好的实用性和可靠性。

光伏组件电势诱导衰减效应的解决方法研究

光伏组件电势诱导衰减(Potential Induced Degradation,PID)效应可使得光伏组件的发电功率急剧衰减,常见的消除PID效应的方法有3种,即负极接地法、虚拟接地法、加正向偏置电压法。详细分析了这3种方法的工作原理,重点推导了虚拟接地法的“虚拟”原理。最终通过同一地区光伏组件使用与不使用防PID模块的对比实验,结果表明光伏组件使用防PID模块可有效修复和预防PID效应,提高发电量。

单晶硅太阳电池防电势诱导衰减镀膜工艺分析

电势诱导衰减(PID)能够导致光伏组件功率在较短时间内出现大幅衰退,而PID现象的产生主要和封装材料及太阳电池表面处理等方面有关。针对太阳电池片的镀膜工艺设计实验,测试并分析了正常工艺和防PID工艺制作的Si Nx减反射膜厚度、折射率、反射率、镀膜前后的少子寿命以及单晶硅成品电池片的电学特性。结果表明,相比标准工艺,虽然防PID工艺制作的单晶硅太阳电池具有较好的钝化效果,但在整个光谱相应范围减反射效果较差是导致转化效率较低的主要原因。电致发光测试表明,防PID工艺并没有给单晶硅太阳电池带来额外的缺陷,但是防PID工艺制作的太阳电池在组件应用时却具有抵抗PID现象及防止金属离子对电池产生破坏的能力。

光伏组件用EVA胶膜改性研究进展

介绍了光伏组件用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)胶膜在化学稳定性能、抗电势诱导衰减性能、太阳能利用率、黏接性能等方面改性的研究进展,为其高性能化改性方向和路径提供参考。

p型“SE+PERC”双面太阳电池背面工艺对光伏组件PID效应的影响研究

基于p型“SE+PERC”双面太阳电池的背面工艺,针对背表面抛光状态、背面氧化铝薄膜厚度、背面膜层结构、背面氮化硅薄膜折射率几个因素对光伏组件电势诱导衰减(PID)效应的影响进行了研究。研究结果表明:1)背表面抛光状态越光滑,对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率越小;2)背面氧化铝薄膜厚度为10 nm及以上时对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率差异不大;3)背面膜层结构对PID效应存在影响,合理设计背面膜层结构可以有效抑制光伏组件PID效应;4)背面氮化硅薄膜折射率大于等于2.10时,对应制备的光伏组件在PID测试后的输出功率损失率降至2.00%以内且可以稳定保持在较低水平。研究结果可为p型“SE+PERC”双面太阳电池背面工艺优化提供指导方向。

现场环境下光伏组件PID衰减及修复研究

光伏电站系统层面的抗组件电势诱导衰减(Potential induced degradation,PID)实际应用方案主要为PID抑制和PID修复,现有的相关研究均为验证其中一种方案的有效性,但对于在电站设计之初如何选择两种方案,两种方案实际抗PID效果对比如何,却未见相关的研究和结论。在现场环境试验平台和实验室条件下,对多种型号、规格的光伏组件进行PID人工加速衰减及修复试验,依据试验结果将组件分类,再对比现场环境、相同工况下两种方案对这些组件的PID修复效果,分析得到现场环境下不同拓扑结构的光伏系统抗组件PID现象的最优解决方案,对光伏电站的建设和运维有一定的指导意义。

光伏组件PID测试偏差对测试结果的影响

电势诱导衰减(PID)测试被用于验证光伏组件在长期高电压作用下的功率衰减影响,但不同实验室的PID测试结果常存在偏差。本文结合实验室中易影响测试结果的因素,分析影响测试结果的关键环节,发现样品稳定状态、样品缺陷、电气连接、人员操作、测试条件等均会对测试结果产生影响,导致实验室测试结果差异。

建筑物分布式光伏发电系统设计探析

主要分析探讨建筑物分布式光伏系统工作原理、分类及其特点,并结合工程设计实践,探讨并总结建筑物分布式光伏发电系统设计方法及设计中应注意的问题,以供设计参考。

太阳能电池组件用POE封装胶膜的研制

以乙烯-α-烯烃共聚物(POE)为基体、过氧化-2-乙基己酯碳酸叔丁酯为交联剂、三烯丙基异氰脲酸酯为助交联剂、乙烯基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂、马来酸酐(MAH)为改性剂,采用熔融挤出法制得母粒,再采用流延成膜法制备了纯POE胶膜(S1)、MAH改性POE胶膜(S2)和硅烷偶联剂改性POE胶膜(S3)。研究结果表明:S3的交联度(66%)、透光率(89%)、粘接性能(与玻璃、TPT膜的剥离强度分别为130、86 N/cm)和耐湿热老化性能(85℃、相对湿度85%时老化1 000 h后黄变指数变化1.1%、与玻璃的剥离强度降幅15%)相对最好,由S3封装的太阳能电池组件之功率衰减(为5.2%)明显低于传统EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)胶膜封装的太阳能电池组件,有利于改善光伏电站的运营效益。

多晶体硅太阳电池的PID效应研究

随着多晶硅太阳电池的广泛应用,电池组件的电势诱导衰减(PID)现象越来越引起大家的重视。本文介绍了多晶硅太阳PID现象产生的原因以及目前的解决途径。

太阳电池PID现象的数值模拟分析

针对传统晶硅太阳电池电势诱导衰减(PID)现象中可动电荷Na^+在硅表面积累的影响,对发生PID现象电池的非漏电区域和漏电区域分别采用扩展的肖克莱-里德-霍尔复合模型和双电荷层导致p-n结导通的假说进行分析讨论。根据分析结果推测,可动电荷Na^+对于组件效率的影响同被SiN_x的场钝化作用所屏蔽的隐性缺陷密切相关。提高界面钝化效果,阻止Na^+扩散至界面处同隐性缺陷结合有利于抗PID组件的制备。

晶体硅光伏组件PID效应实地修复效果

通过对电站中已发生PID效应的光伏组件进行实地修复和后续使用等实验,探究其修复过程中的变化,以及修复后再次使用的稳定程度,以期通过此研究对光伏电站系统质量的提升有一定借鉴价值。

压电层合板高阶计算模型

压电复合(层合)结构可应用于结构振动控制、形状保持、健康监测等,建立压电层合结构精确的机电耦合计算模型成为了研究的焦点。针对表面粘贴或内部嵌入压电片的压电层合板结构,基于高阶位移场和高阶电势模型,根据Ham ilton原理建立了机电耦合高阶有限元模型。该模型适用于薄板和中厚板,并且能够捕捉压电层内沿厚度方向呈抛物线型分布的诱导电势。以压电双晶片简支板为例,进行了作动器构型和开环、闭环状态传感器构型的数值分析。结果指出,诱导电势对压电传感器有重要影响,而压电作动器可忽略这种电势。

双层SiN_x膜多晶硅太阳电池抗PID性能研究

以双层Si Nx膜多晶硅太阳电池为研究对象,通过调整PECVD工艺参数制备不同折射率和厚度的双层氮化硅减反射膜太阳电池,并用玻璃、EVA和背板等将电池片封装成光伏组件,进行85℃、85%RH条件下组件电势诱导衰减(PID)实验。研究结果表明:(1)改变内层折射率和厚度保持外层较低的折射率时,双层氮化硅膜太阳电池均会发生严重的PID效应;(2)但随着外层折射率提高,电池PID效应显著减小,外层折射率≥2.15的电池PID实验600 h功率衰减小于5%;(3)双层氮化硅膜抗PID太阳电池的转化效率略低于普通太阳电池,但其组件的封装损失较小,与普通电池的组件功率相当,因此具有很好的应用前景。

改进混合步长光伏系统最大功率跟踪控制

针对光伏板对环境的适应性要求越来越高,需保证其在各种严峻的环境下具有高效的利用率和适应性。根据电压功率曲线斜率的变化关系,提出一种由电压变化阈值区分变步长与定步长结合的混合步长控制策略。在局部阴影突变和光伏电势诱导衰减(PID)效应两种情况下利用Matlab/Simulink分别进行仿真,验证方法的可行性,结果表明在环境突变过程中,该控制策略能够较好地削弱系统在最大功率点周围的振荡现象,提升整个系统的稳定性能,从而保证了最大功率的跟踪效率和光伏板的使用寿命。