光伏組件是太陽能發(fā)電的關(guān)鍵元件，光伏組件功率衰減是指隨著光照時間的增加，組件輸出功率不斷呈下降趨勢的現(xiàn)象。組件功率衰減直接關(guān)系到組件的發(fā)電效率。國內(nèi)組件的功率衰減與國外最好的組件相比，仍存在一定差距，因此研究組件功率衰減非常有必要。

組件功率衰減包括組件初始光致衰減、組件材料老化衰減及外界環(huán)境或破壞性因素導(dǎo)致的組件功率衰減。外界環(huán)境導(dǎo)致功率衰減主要由光伏電站運營不當(dāng)造成，可通過加強光伏電站的維護(hù)進(jìn)行改善或避免;破壞性因素導(dǎo)致的組件功率衰減是由于組件明顯的質(zhì)量問題所致，在組件生產(chǎn)和電站安裝過程對質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗把控，可減少此類功率衰減的現(xiàn)象。本文主要研究組件初始光致衰減及材料老化衰減。

1、組件初始光致衰減分析

1.1、組件初始光致衰減原理分析

組件初始光致衰減(LID)是指光伏組件在剛開始使用的幾天其輸出功率發(fā)生大幅下降，之后趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象。普遍認(rèn)為的衰減機理為硼氧復(fù)合導(dǎo)致，即由p型(摻硼)晶體硅片制作而成的光伏組件經(jīng)過光照，其硅片中的硼、氧產(chǎn)生復(fù)合體，從而降低了其少子壽命。在光照或注入電流條件下，硅片中摻入的硼、氧越多，則生成復(fù)合體越多，少子壽命越低，組件功率衰減幅度就越大。

1.2、組件初始光致衰減的實驗分析

本研究采用對比實驗的辦法，在背板、EVA、玻璃和封裝工藝等條件完全一致情況下，采用兩組電池片(一組經(jīng)初始光照，另一組未經(jīng)初始光照)，分別將其編號為I和II。同時，生產(chǎn)出的所有組件經(jīng)質(zhì)量全檢及電致發(fā)光(EL)檢測，確保質(zhì)量完全正常。實驗過程條件確保完全一致，采用同一臺太陽能模擬儀測量光伏組件I-V曲線。分別取I和II光伏組件各3組進(jìn)行試驗，記錄其在STC狀態(tài)下的功率輸出值。隨后，將I和II光伏組件放置于輻照總量為60kWh/m2(根據(jù)IEC61215的室外暴曬試驗要求)的同一地點進(jìn)行暴曬試驗，分別記錄其功率，結(jié)果見表1。

由表1可知，I組光伏組件整體功率衰減明顯較II組低。因此，可推測光伏組件的初始光致衰減主要取決于電池的初始光致衰減。在光伏組件封裝前對其電池片進(jìn)行初始光照，則組件功率衰減會顯著減弱。

1.3、組件初始功率衰減與I-V曲線不良的關(guān)系研究

隨機選取一塊質(zhì)量正常組件，組件內(nèi)所有電池的衰減基本一致，對其進(jìn)行功率測試，I-V曲線平滑曲線如圖1所示。

由圖1可知，盡管輸出功率下降，但I(xiàn)-V曲線平滑、無臺階，其紅外圖像類似正常組件，即無熱斑出現(xiàn)。取光伏組件中任一電池片無初始光照衰減，即組件內(nèi)電池的衰減不一致，對其進(jìn)行功率測試，I-V曲線如圖2所示。

由圖2中I-V曲線出現(xiàn)臺階可看出，組件內(nèi)部整體輸出功率下降的同時，未經(jīng)初始光照衰減的電池片造成光伏組件整體電流降低、輸出功率減小。

通過實驗說明，如果光伏組件內(nèi)部電池片衰減不一致，導(dǎo)致組件內(nèi)部串聯(lián)的電池片產(chǎn)生電流失配，由此I-V曲線出現(xiàn)臺階。在組件生產(chǎn)的質(zhì)量檢驗過程中，對組件I-V曲線出現(xiàn)臺階的問題組件進(jìn)行統(tǒng)計研究，也進(jìn)一步驗證了組件的初始光致功率衰減是導(dǎo)致I-V曲線異常的內(nèi)在原因。

1.4、組件初始光致衰減的驗證

為確保組件功率質(zhì)量，在組件制造過程中，隨機對抽取組件進(jìn)行太陽下暴曬，暴曬至組件功率基本穩(wěn)定為止，檢測其初始光致衰減值，測試數(shù)據(jù)見表2。由表2可知，光伏組件初始都有光致衰減現(xiàn)象，但不同批次功率衰減幅度差異較大，1%～3.7%都有，因此改善初始光致衰減現(xiàn)象顯得非常必要。

通過以上分析可知，組件初始光衰幅度主要取決于電池光致衰減，電池光致衰減則由硅片的硼、氧含量等決定。要消除由于組件初始功率衰減導(dǎo)致的問題，可利用硅片分選機來控制硅片質(zhì)量，確保硅片內(nèi)部的硼、氧元素含量處于正常范圍，從而保障電池片的轉(zhuǎn)換效率;同時在組件封裝前，對電池片進(jìn)行功率分檔，保證電池片功率匹配，從而改善組件的初始光致功率衰減問題。