1.???? PID效應機制

????????電勢誘導衰減效應簡稱PID (Potential Induced Degradation。PID效應是常規(guī)帶邊框晶體硅光伏組件在工作過程中常見的一種衰減。

(1) P型晶硅組件PID效應

????????在光伏電站運作過程中，光伏組件的封裝EVA會隨著使用時間發(fā)生老化。其中在濕熱狀態(tài)下以氧化和水解為主要老化途徑，水解速度與工作環(huán)境濕度、天氣有關。潮濕、高溫的環(huán)境容易產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣通過組件封邊硅膠或背板進入組件內(nèi)部，使EVA老化水解后產(chǎn)生醋酸，醋酸與玻璃（鈉鈣玻璃）中的NaCO3等反應，析出Na+、 Ca+2離子。應安全要求組件邊框均需要接地，光伏電池與組件邊框之間則會產(chǎn)生電勢差。組件中電池串正極部分對邊框(大地)偏壓為正，負極部分對邊框偏壓則為負， 靠近兩端的地方，組件電池對邊框的偏壓較大。偏壓大小主要受電池串電壓影響，即組件中的電池串聯(lián)數(shù)。于是在組件工作過程中，組件負極端電池片產(chǎn)生一個由邊框和玻璃表面指向內(nèi)部電池片的電場。在該電場作用下，封裝材料中析出的Na+、Ca+2離子向著電池片表面漂移，穿過EVA并在電池片表面積累。積累在電池片表面的陽離子，會吸引電子并加速電子空穴的復合，使并聯(lián)電阻減小，內(nèi)部漏電流增大，降低組件的開路電壓Voc、填充影子FF，從而降低電池的輸出功率。由于PID效應中引起陽離子漂移的是邊框和電池之間的偏壓，因此PID衰減的產(chǎn)生部位大多先從組件內(nèi)靠近邊框的外側(cè)電池片開始。組件中產(chǎn)生PID衰減一般都是整片電池EL發(fā)黑，大多都以整個電池片為單位，都具有明顯的衰減界限。

????????采用任何技術的P型晶硅電池片，組件在負偏壓下均有發(fā)生電勢誘導衰減的風險。因為光伏陣列的組件邊框通常都接地，造成單個組件和邊框之間形成偏壓，所以越靠近負極輸出端的組件承受負偏壓現(xiàn)象越明顯。

????????電站實際運行中，PID衰減在帶邊框（鈉鈣玻璃、EVA膜）常規(guī)晶體硅組件中普遍存在，直流端系統(tǒng)電壓越高、濕度越大、溫度越高的環(huán)境PID衰減越嚴重。可以通過以下方法降低P型晶硅組件的PIOD效應：

A.???? 選用石英玻璃代替鈉鈣玻璃，去除Na+、Ca+2離子；

B.????? 使用雙玻無邊框組件避免邊框接地；

C.????? 使用復合邊框（尼龍、聚氨酯材料等）；

D.???? 對EVA進行改進，或增大電池片表面氮化膜的致密度；

(2) N型晶硅組件PID效應

????????N型晶硅組件與P型晶硅組件結(jié)構不同，主要區(qū)別在于，N型晶硅組件正面為p+型硅，P型晶硅組件正面為n型硅。一些研究表明：N型晶硅組件的PID效應主要減少的參數(shù)是Isc和Voc，對FF基本沒有影響；N型晶硅組件的PID效應不再是遷移的離子（Na+、 Ca+2）引起的，而是由于光伏電池與組件邊框之間電勢差引起的鈍化層的電介質(zhì)極化導致，因此可以通過引入具有較高電導率和較低介電常數(shù)的鈍化層可以防止N型晶硅組件的PID效應。

2.???PERC光伏電池PID效應分析

????????PERC組件目前主要采用常規(guī)有邊框方式（鋁邊框），屬于P型晶硅電池，因此PID效應不可避免；

3.? ?Top-CON光伏電池PID效應分析

????????TOPCon 技術基于N-PERT 電池結(jié)構，屬于N型晶硅電池，依然采用了SIN4鈍化材料，以某組件廠生產(chǎn)的HD144N-470W的N-TOPCon 組件為例，該組件采用了常規(guī)有邊框方式，因此PID效應不可避免；

4.? ?HIT光伏電池PID效應分析

????????HJT（Heterojunction Technology）是一種N型單晶雙面電池，HJT電池結(jié)構與PERC和TOPCon完全不同，首先在N型單晶硅片（c-Si）的正面沉積很薄的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:H）和p型非晶硅薄膜（p-a-Si:H），然后在硅片的背面沉積很薄的本征非晶硅薄膜（i-a-Si:H）和n型非晶硅薄膜（n-a-Si:H）形成背表面場；鈍化層采用透明氧化物導電薄膜(TCO)，代替SiN4，在高壓偏壓條件下，不存在積累電荷的絕緣層，因此不會產(chǎn)生PID現(xiàn)象。因此HJT電池具有抗PID的潛力。

參考文獻：

[1] 朱宏靜. 單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率及光伏組件PID效應的分析[D]. 2017.

[2] 薛鴻斐 .晶體硅光伏組件功率衰減機制研究[D],2018

[3] Soohyun Bae, et al. Potential induced degradation of n-type crystalline silicon solar cells with p+ front junction[J].2016

[4] Luo W , Khoo Y S , Hacke P , et al. Potential-induced Degradation in Photovoltaic Modules: A Critical Review[J]. Energy & Environmental ence, 2016, 10(1).