光伏組件衰減 專題報(bào)告

1、湖南省光伏扶貧電站光伏組件衰減專題報(bào)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(shí)間的增加，組件輸出功率不斷呈下降趨勢(shì)的現(xiàn)象，衰減率是其最直接的指標(biāo)。（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(yùn)行一段時(shí)間后，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(yùn)行初始最大輸出功率的比值。國(guó)能發(fā)新能201732號(hào)國(guó)家能源局工業(yè)和信息化部國(guó)家認(rèn)監(jiān)委關(guān)于提高主要光伏產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)并加強(qiáng)監(jiān)管工作的通知中明確指出：計(jì)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(cè)試方法和實(shí)地比對(duì)驗(yàn)證方法確定組件衰減率。加速老化測(cè)試方法是利用環(huán)境試驗(yàn)箱模擬戶外實(shí)際運(yùn)行時(shí)的輻照度、溫度、濕度等環(huán)境條件,并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行加倍或加嚴(yán)控制,以實(shí)現(xiàn)較短時(shí)間內(nèi)加速組件老化衰減的目的。加速老化測(cè)試完成后,要標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下,對(duì)試驗(yàn)組件進(jìn)行功率測(cè)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(shí)地比對(duì)方法是自組件投產(chǎn)運(yùn)行之日起,根據(jù)項(xiàng)目裝機(jī)容量抽取足夠數(shù)量的組件樣品，由國(guó)家資質(zhì)認(rèn)定（CMA）的第三方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,按照GB/T6495.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，測(cè)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(yùn)行發(fā)電，運(yùn)

3、行之日起一年后再次測(cè)量其最大輸出功率。將前后兩次最大輸出功率進(jìn)行對(duì)比，依據(jù)衰減率計(jì)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(shí)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(shí)衰減非常慢，一旦開始接受太陽光照射后，衰減會(huì)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(cè)樂IH-HF-MO4堀件違性衛(wèi)焊図證標(biāo)準(zhǔn)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(shì)能誘導(dǎo)衰減及外界環(huán)境或破壞性因素導(dǎo)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(fù)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(jí)缺陷引起載流子復(fù)合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始應(yīng)用的幾天輸出功率發(fā)生較大的急劇性下降，但一段時(shí)間（一般2-3個(gè)月）后輸出功率會(huì)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(fù)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(dǎo)致的問題，可利用硅片分選機(jī)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(shí)在組件封裝前，對(duì)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。（2）老化衰減光伏組件長(zhǎng)期應(yīng)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(yīng)用環(huán)境相關(guān)。常見的開裂、外觀變黃、風(fēng)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(qiáng)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(huì)導(dǎo)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(guān)。PID效應(yīng)會(huì)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(huì)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(guān)。下圖為PID效應(yīng)的紅外照片，PID效應(yīng)嚴(yán)重的電池片發(fā)黑。二、國(guó)家對(duì)于光伏組件的衰減率相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、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(xiàng)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(cè)報(bào)告，選取以下三個(gè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(bào)告未見數(shù)據(jù)，報(bào)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(gè)市的樣本情況來看，大部分組件衰減情況符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，極少數(shù)組件不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。四、光伏扶貧電

10、站發(fā)電能力低的原因根據(jù)本次實(shí)地考察情況，除了光伏組件衰減原因，其它導(dǎo)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(qǐng)專業(yè)的設(shè)計(jì)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?yàn)榍捌谖凑?qǐng)專業(yè)的設(shè)計(jì)公司導(dǎo)致的。主要存在的現(xiàn)象如下：1）電站設(shè)計(jì)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(dǎo)致光照利用率不高；4）電站電氣設(shè)計(jì)不合格，導(dǎo)致運(yùn)行階段出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，然后再花過長(zhǎng)時(shí)間找原因和修整；5）防雷接地不合格，導(dǎo)致電站被雷擊；6）電站未預(yù)留運(yùn)維檢