电池组件

光伏组件的另一种衰减:热辅助光诱导衰减LeTID

2019-11-13 17:16:26 坎德拉学院

背景

1993年,Fischer和Pschunder发现在掺硼P型CZ-Si的电池在光照条件下,会发生效率衰退,其衰减为总效率的2-3%左右,并将定义为光致衰减现象(LID)。LID衰减速度很快,在几天内就可以达到饱和,其产生机制主要是硅材料内的硼氧(B-O)缺陷对。

(来源:微信公众号“坎德拉学院”ID:pvmeng)

2012 年,有国外研究发现,PERC多晶硅太阳电池中除存在光致衰减(LID) 之外,还存在“热辅助光诱导衰减”(Light elevatedTemperature Induce Degradation,LeTID), LeTID 现象会随着环境温度的升高而加强,与传统LID 现象的特性有所不同。

2017年,国际上一些研究单位开展了进一步的研究,一个比较重要的发现是PERC 单晶硅太阳电池同样也存在 LeTID 现象。Q-Cell 公司在2017 年报道了其 PERC 单晶硅太阳电池的LeTID 结果,虽然该电池使用常规的 B-O 对稳定工艺可在 25 ℃时使电池的衰减趋于稳定,但是在 75 ℃时其光致衰减仍会明显增加。

LID与LeTID两者区别:

中国可再生能源学会光伏专业委员会在《2018 年中国光伏技术发展报告》(5)对LID和LeTID的区别进行了总结。具体如下:

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LeTID功率衰减:

2019年9月,Fraunhofer 实验室MatthiasPander团队公开发表了《Prediction of potential power/field lossfrom LeTID susceptible modules》,论文对LeTID组件的功率衰减进行了详细的研究,如下图为经过690h测试后的单晶PERC组件EL照片,组件内部的电池亮度均匀性变差,部分电池已经呈现性能衰减。

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在实验室环境下,高温度和强辐射会大大加速功率衰减,因此衰减速度与地理位置密切相关。高温通常定义在50℃以上,文中对LeTID敏感组件的测试地理环境分成3等级,中性moderate (一年环境温度约1 % 的时段在 50 °C以上)、温暖warm (一年环境温度约5% 的时段在50 °C以上)和炎热 hot (一年环境温度约15% 的时段在 50 °C以上)。

结果如图所示,在炎热地带,年发电损失约达到5%,当达到最大衰减以后,第7年以后组件在热辅助的作用下开始功率恢复,但是恢复的程度有限,需要花费的时间也很长,如图则需要10年以上。在温暖地区,第5年功率衰减达到4%左右。在中性气候地区,影响较小。

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另外Friederike Kersten在论文《System performance loss due to LeTID》公开报道户外测试结果,安装场地位于赛普洛斯,气候较为温暖,使用多晶PERC电池组件,运行三年以后的最大衰减为7%左右。

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由于LeTID组件容易受环境温度影响,因此对于光伏电站建设,需要根据当地的气候环境进行选型,对于炎热地区,最好使用具有第三方认证的抗LeTID组件。

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