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引言

光伏系統(tǒng)中組件的PID現(xiàn)象引起了整個(gè)光伏行業(yè)內(nèi)各企業(yè)、研究單位和相關(guān)測(cè)試機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，目前關(guān)于PID的形成機(jī)理、測(cè)試方法和條件等國(guó)內(nèi)外均展開了大量的研究和實(shí)驗(yàn)，影響PID衰減的影響因素比較復(fù)雜，一般需要從環(huán)境、組件封裝材料和系統(tǒng)三方面綜合分析，高溫高濕的環(huán)境因素，玻璃表面的導(dǎo)電性、組件內(nèi)部材料的絕緣性能等均會(huì)影響PID發(fā)生的速率[1,2]。在系統(tǒng)層面而言，目前接地系統(tǒng)一般采取兩種形式，第一種是功能性地（Function grounded PV system），即光伏組件邊框、組串正極或負(fù)極接地，如薄膜組件目前都需要采用正極接地，以防TCO腐蝕。另一種為保護(hù)性接地（Ungrounded PV system），即光伏組件的邊框接地，而組件陣列的正極或負(fù)極均不接地[3,4]，這種是目前普遍采用的方式，但晶硅組件負(fù)極（如P型電池組件）和接地邊框?qū)⒋嬖谝欢ǖ呢?fù)偏壓，組件負(fù)偏壓的大小跟處在組串中的位置有關(guān)，且越靠近組串負(fù)極的組件負(fù)偏壓越高，而且在潮濕的環(huán)境中，玻璃面的導(dǎo)電性增加，容易誘導(dǎo)發(fā)生PID現(xiàn)象[5]。

在實(shí)際電站中若發(fā)生了PID，對(duì)于業(yè)主和組件供應(yīng)商，都需要通過(guò)快速有效的方法排查PID組件，文獻(xiàn)中介紹的有使用手持EL測(cè)試、戶外IV測(cè)試、Dark -IV測(cè)試、紅外熱像儀、開路電壓測(cè)試等等方法[6]，在這幾種方法中，開路電壓測(cè)試法由于其操作簡(jiǎn)便、省時(shí)等特點(diǎn)較為常用，但此種方法并不適用與全天任何時(shí)間測(cè)試，需要尋找一個(gè)合適的時(shí)間點(diǎn)或輻照值作為參考進(jìn)行操作。

本文基于晶硅組件的弱光效應(yīng)為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合PID組件的基本特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)不同PID程度的組件和正常組件作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，放置戶外弱光下對(duì)其進(jìn)行開路電壓測(cè)試，得到了不同PID程度組件和正常組件的弱光性能的測(cè)試數(shù)據(jù)，得到了些初步的結(jié)論，為在戶外對(duì)PID組件進(jìn)行快速查找提供參考。

一.弱光效應(yīng)的分析

眾所周知，在國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)，戶外實(shí)際的太陽(yáng)光輻射強(qiáng)度很難達(dá)到STC測(cè)試要求下的1000W/m2，因此組件在戶外下的實(shí)際輸出性能的表現(xiàn)和影響因素的分析顯得尤為重要，相關(guān)文獻(xiàn)理論模擬和測(cè)試機(jī)構(gòu)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果均表明：組件的并聯(lián)電阻對(duì)弱光效應(yīng)的影響很大。如全球知名光伏機(jī)構(gòu)Photon Lab曾對(duì)來(lái)自超過(guò)100家制造商的170多個(gè)組件產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，其組件弱光性能可在發(fā)行的Photon雜志上查閱[7]。一般并聯(lián)電阻越低，其弱光效應(yīng)越差，Voc下降也就越明顯，而并聯(lián)電阻直接影響的是填充因子，因此組件的功率也將隨之越低，但在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下（STC），Rsh的高低對(duì)其電性能相對(duì)于弱光下影響較小[8,9,10]。

在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下并聯(lián)電阻對(duì)太陽(yáng)能電池的影響如圖1所示，該圖采用數(shù)據(jù)來(lái)源于新南威爾士大學(xué)晶硅太陽(yáng)電池[11]，并以1cm2的面積為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)討論，從圖可知當(dāng)并聯(lián)電阻在100Ω以下，對(duì)開路電壓的影響較大。圖2為不同Rsh值的電池片在弱光下對(duì)組件效率的影響[10]，也從側(cè)面反映組件Rsh對(duì)弱光效應(yīng)的影響。

二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本部分以實(shí)際電站中的同批次245W普通多晶PID組件為例，按其測(cè)試好的電性能功率大小、Rsh和EL下的嚴(yán)重程度進(jìn)行篩選，共計(jì)6片PID組件，并選擇2片正常組件作為參考組件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1 電性能測(cè)試結(jié)果

選擇的實(shí)驗(yàn)對(duì)象組件如表1所示，從表1可知，在STC條件下的測(cè)試結(jié)果，PID組件1至PID組件6其衰減程度逐漸變大，功率和Rsh逐漸降低。和正常組件相比，Voc的差異并不明顯，最大差異約在3V左右，尤其是發(fā)生輕微PID的組件，如PID組件1和2，和正常組件相比，Voc差異非常小。
2.2 EL測(cè)試結(jié)果

圖2為上述PID組件的EL圖像，一般的，PID組件的衰減從四周開始，四周的電池片比中間的電池片要嚴(yán)重很多，隨著衰減程度的增加，四周和中間電池片逐漸變黑。 2.3 戶外弱光測(cè)試結(jié)果

由于開路電壓和環(huán)境溫度、輻照度有一定的關(guān)系，我們將上述組件放置戶外，各組件傾角一致，玻璃面干凈，無(wú)遮擋。測(cè)試當(dāng)天天氣晴朗，測(cè)試從12:30至17:18。在測(cè)試中，我們使用萬(wàn)用表測(cè)試Voc，輻照儀記錄輻照值，每塊組件同時(shí)測(cè)試，保證每塊組件的環(huán)境溫度、輻照一致，Voc值每塊組件采樣10個(gè)數(shù)據(jù)，繪制曲線如圖3所示，對(duì)各組件進(jìn)行橫向比較。
我們發(fā)現(xiàn)，隨著輻照度逐漸下降后，可看到PID組件呈現(xiàn)明顯的弱光效應(yīng)。當(dāng)輻照673W/m2降至643W/m2時(shí)，各組件的開路電壓差異較小，而當(dāng)輻照低于643W/m2后PID組件和正常組件的開路電壓差異開始慢慢變大。輻照值小于464.38W/m2，PID嚴(yán)重的組件（如PID3至PID6）和正常組件有明顯的差異，Voc衰減基本呈現(xiàn)線性關(guān)系，而正常組件從從始至終，電壓變化很小，基本維持在35V左右。同時(shí)PID1至PID6組件的并聯(lián)電阻是逐漸降低的，也反映出弱光下Voc大小和Rsh高低的變化關(guān)系。而Rsh相對(duì)較高的如PID1和PID2，在輻照325.65W/m2時(shí)和正常組件的差異開始變化，由于測(cè)試數(shù)據(jù)有限，需要通過(guò)擬合對(duì)輻照區(qū)間進(jìn)行更細(xì)化的分析，我們對(duì)實(shí)測(cè)離散數(shù)據(jù)按照300W/m2以下進(jìn)行擬合如圖4所示，對(duì)于PID2組件（Rsh低于100Ω以下），輻照低于300W/m2和正常組件有1.4V左右的差異，對(duì)于PID1組件（Rsh高于100Ω以上），輻照低于160W/m2以下和正常組件1約有1.5V左右的差異，擬合值參考表2。 三.討論

本文對(duì)不同PID衰減程度的組件在弱光下的開路電壓進(jìn)行了測(cè)試和簡(jiǎn)單分析，PID效應(yīng)導(dǎo)致組件并聯(lián)電阻降低后，將對(duì)弱光性能帶來(lái)較大影響，不同PID程度的組件因其并聯(lián)電阻的不同，其弱光性能具有明顯的差異性。根據(jù)戶外測(cè)試結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于嚴(yán)重PID組件（Rsh＜50Ω），輕微PID組件（50Ω＜Rsh＜100Ω）和輕微PID組件（Rsh＞100Ω），跟正常組件的Voc相比較，差值較為明顯時(shí)的輻照值分別為464.38W/m2，300W/m2和160W/m2。由于實(shí)際電站發(fā)生PID后，存在不同衰減程度的組件，因此在現(xiàn)場(chǎng)PID組件排查時(shí)，可選輕微PID組件（Pm衰減5%-10%左右）和正常組件的Voc變化明顯時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間（或輻照度）作為參考測(cè)試時(shí)間（輻照度）。

四.參考文獻(xiàn) 
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作者：江蘇舜天國(guó)際集團(tuán)機(jī)械進(jìn)出口股份有限公司光伏事業(yè)部 陳堅(jiān) 陳建國(guó) 王希晨 莊榕玲