光伏組件衰減 專題報告

1、湖南省光伏扶貧電站光伏組件衰減專題報告一、光伏組件衰減概念及原因1、光伏組件衰減概念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，衰減率是其最直接的指標。（1）光伏組件衰減率的定義光伏組件衰減率是指光伏組件運行一段時間后，在標準測試條件下（AM1.5、組件溫度25°C,輻照度1000W/m2）最大輸出功率與投產(chǎn)運行初始最大輸出功率的比值。國能發(fā)新能201732號國家能源局工業(yè)和信息化部國家認監(jiān)委關于提高主要光伏產(chǎn)品技術(shù)指標并加強監(jiān)管工作的通知中明確指出：計算公式為;光伏組件衰減率="盼怖憫廠瓷I前F肘麗丼00%£砒*£投廣迢行

2、副tfn（2）光伏組件衰減率的確定方法可采用加速老化測試方法和實地比對驗證方法確定組件衰減率。加速老化測試方法是利用環(huán)境試驗箱模擬戶外實際運行時的輻照度、溫度、濕度等環(huán)境條件,并對相關參數(shù)進行加倍或加嚴控制,以實現(xiàn)較短時間內(nèi)加速組件老化衰減的目的。加速老化測試完成后,要標準測試條件下,對試驗組件進行功率測試,依據(jù)衰減率公式,判定得出光伏組件發(fā)電性能的衰減率。實地比對方法是自組件投產(chǎn)運行之日起,根據(jù)項目裝機容量抽取足夠數(shù)量的組件樣品，由國家資質(zhì)認定（CMA）的第三方檢測實驗室,按照GB/T6495.1標準規(guī)定的方法，測試其初始最大輸出功率后，與同批次生產(chǎn)的其他組件安裝在同一環(huán)境下正常運行發(fā)電，運

3、行之日起一年后再次測量其最大輸出功率。將前后兩次最大輸出功率進行對比，依據(jù)衰減率計算公式，判定得出光伏組件發(fā)電性能的衰減率。（3）光伏組件衰減的規(guī)律實際上，光伏組件從制造出來后就一直處于衰減的狀態(tài)，但在包裝內(nèi)未見光時衰減非常慢，一旦開始接受太陽光照射后，衰減會急劇加快，衰減一定比例后逐漸穩(wěn)定下來，典型多晶硅和單晶硅組件衰減示意如圖所示。某多晶硅光伏組件25年功率衰減示意圖10202&+4.80%97%$4冊樂IH-HF-MO4堀件違性衛(wèi)焊図證標準址忤功宰保證0ioo%rt98怖97J680%84.8%98%某單晶硅光伏組件25年功率衰減示意圖2、光伏組件衰減的原因光伏組件衰減一般分為初

4、始光致衰減、老化衰減、PID電勢能誘導衰減及外界環(huán)境或破壞性因素導致的組件功率衰減。（1）初始光致衰減初始光致衰減產(chǎn)生的本質(zhì)原因是太陽能電池收到光照后產(chǎn)生的硼氧復合體降低了載流子的壽命。摻硼晶硅中的替位硼和間隙氧在光照下激發(fā)形成的較深能級缺陷引起載流子復合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始應用的幾天輸出功率發(fā)生較大的急劇性下降，但一段時間（一般2-3個月）后輸出功率會逐漸穩(wěn)定。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。在光照或注入電流條件下，硅片中摻入的硼、氧越多，則生成復合體越多，少子壽命越低，組件功率衰減幅度就越大。光伏組件初始都有光致衰減現(xiàn)象，但不同

5、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。要消除由于組件初始功率衰減導致的問題，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。（2）老化衰減光伏組件長期應用中出現(xiàn)的、緩慢的衰減，可分為兩類：1）電池本身老化造成的衰減，主要受電池類型（單晶、多晶）和電池的生產(chǎn)工藝影響；2）封裝材料的老化造成的衰減，主要為EVA和背板兩種材料的老化，衰減速度與組件應用環(huán)境相關。常見的開裂、外觀變黃、風沙磨損、熱斑等都可加速組件

6、功率衰減。使用濕熱老化功能較強和耐紫外的背板和EVA材料，可降低組件的老化衰減。(3) PID衰減電位誘發(fā)衰減PID(PotentialInducedDegradation)現(xiàn)象是指在高溫多濕環(huán)境下，高電壓流經(jīng)太陽能電池單元便會導致輸出功率下降的現(xiàn)象，是光伏電池所特有的現(xiàn)象°PID與環(huán)境因素、組件材料以及逆變器陣列接地方式等有關。PID效應會造成組件功率的明顯下降。這種衰減存在于組件內(nèi)部電路和其接地金屬邊框之間的高電壓會造成組件的功率衰減，還與玻璃、背板、EVA、溫度、濕度和電壓有關。下圖為PID效應的紅外照片，PID效應嚴重的電池片發(fā)黑。二、國家對于光伏組件的衰減率相關標準、要求2

7、018年，根據(jù)工信部印發(fā)光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）文件第二章第六項提出：多晶硅電池組件和單晶硅電池組件衰減率首年分別不高于2.5%和3%，后續(xù)每年不高于0.7%，25年內(nèi)不高于20%；薄膜電池組件衰減率首年不高于5%，后續(xù)每年不高于0.4%，25年內(nèi)不高于15%。三、湖南省主要的光伏組件及衰減情況根據(jù)第三方檢測報告，選取以下三個市作為樣本說明組件衰減情況，以下是主要市區(qū)的光伏組件衰減情況。市名序組件廠家組件類型平均衰減率是否符合國家標準備注1湖南紅太陽多晶1.52符合多晶1.56符合9湖南紅太陽多晶2.25符合1.54符合1.54符合1.2符合1.3符合1.42符合1.3符合2.21

8、符合1.71符合多晶2.43符合17湖南紅太陽多晶2.62不符合多晶2.72不符合多晶2.75不符合18湖南星珂環(huán)?？萍加邢薰径嗑?.65%不符合20湖南興業(yè)太陽能科技有限公司多晶1.33%符合21湖南華威太陽能髙科技有限公司多晶2.77%不符合23龍焱能源科技（杭州）有限公司薄膜4.73%符合湖南紅星新能源科技有限公司多晶3.33%不符合2017.10天合光能股份有限公司多晶報告未見數(shù)據(jù)，報告結(jié)論為合格無錫萬德多晶3.18%不符合20170614多晶3.17%不符合20170630多晶3.16%不符合20160223湖南紅太陽多晶2.39符合多晶2.69不符合20180929多晶2.38符

9、合2.56不符合20180929湖南星珂環(huán)保科技有多晶2.4%符合限公司2.36%符合2.56%不符合201809282.72%不符合20180929紅太陽多晶1.86符合多晶1.66符合1.55%符合1.65%符合多晶1.19%符合隆基綠能科技股份有限公司單晶衰減率-0.56符合20180926湖南興業(yè)太陽能科技有限公司多晶衰減率-1.4符合20180817愛康多晶2.62%符合湖南興業(yè)多晶2.45%符合晶科多晶2.41符合湖南華威太陽能髙科技有限公司2.89符合湖南紅太陽2.46符合結(jié)論：根據(jù)上述三個市的樣本情況來看，大部分組件衰減情況符合國家標準，極少數(shù)組件不符合國家標準。四、光伏扶貧電

10、站發(fā)電能力低的原因根據(jù)本次實地考察情況，除了光伏組件衰減原因，其它導致光伏扶貧電站發(fā)電能力低的主要原因如下：（1）電站選址不佳1）由于某些縣/區(qū)地理環(huán)境的原因，一些電站建在四面環(huán)山的位置，光照條件差；2）在某些較平坦地區(qū)，一些電站也存在被大片樹林部分遮擋的現(xiàn)象。（2）電站前期未請專業(yè)的設計公司發(fā)現(xiàn)大多數(shù)光伏扶貧電站存在的問題，大部分是因為前期未請專業(yè)的設計公司導致的。主要存在的現(xiàn)象如下：1）電站設計傾角不合適；2）組件之間存在相互遮擋；3）電站朝向不佳，未朝正南方向，導致光照利用率不高；4）電站電氣設計不合格，導致運行階段出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，然后再花過長時間找原因和修整；5）防雷接地不合格，導致電站被雷擊；6）電站未預留運維檢