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晶硅光伏组件的热辅助光衰(LeTID)的测试探讨

2020-05-28 08:40:46

热辅助光致衰减



  热辅助光致衰减(light and elevated induced degradation, LeTID)是导致多晶硅及PERC光伏组件衰减的一种重要机制,由于该机制在实际情况中可能引起较大的光伏组件发电功率衰减,其已经引起了光伏产业界广泛的关注。

  根据IEC草案中的LeTID测试方法,部分光伏组件在经过600小时的测试后,其效率衰减可高达6%以上,并保持着继续下降的趋势。由于LeTID测试的高耗时性,研究一种可以加速表征这种衰减过
程的方法十分必要。

  光衰减的因子之一在于硅片的含氧量。硅片的含氧量越高,光衰减就越大。多晶硅片氧含量少于单晶。多晶硅片的氧含量远低于单晶,从而导致光衰的‘硼氧’对缺陷浓度远低于单晶,因此常
规多晶组件光衰小于单晶,这已是行业共识。这体现在几乎所有厂商的多晶组件首年衰减质保都要较单晶低≥0.5%,因此对于注重收益率的大中型电站来说,几乎无一例外地采用多晶组件。

  PERC技术在提升电池效率和组件功率的同时,光衰的风险也大幅度增加。因此在单晶PERC和多晶PERC的制造过程中,必须采取电池抗光衰处理。常见的抗光衰处理措施是通过硅片掺杂方式变
更、电池制程优化、电池片氢钝化等。

  LeTID的测试难度在于如何设计一种模拟户外环境条件,同时能确保组件衰减仅为LeTID引起,没有导致组件其它的衰减机理产生。行业通常接受相对温和的测试条件,比如仅用高温避免潮湿,
以免产生PID。

 大家普遍采用的方法包括以下测试步骤:

1. 初期检查:初期检查不仅是了解送测组件的外观,还要详细了解组件的材料清单、工艺过程,甚至是电池的制造过程。主要是处于研究者的考虑,在了解LeTID的形成机理前,研究机构除了
检测,还需要了解制程。

2. 光浸润:和其它组件测试一样,用于LeTID测试的组件首先需要经过光浸润,消除LID的影响,这和IEC 61215的测试要求一样。经过LID后,测试组件的起始性能。

3. LeTID测试:完成LID测试后,将组件置于75°C的环境试验箱中,并用直流电源通以弱电流162小时,电流值参照组件的最大功率点的测试值。

4. 性能检测:完成步骤3后检查外观、测试IV性能、湿漏电、EL,并分析功率损失是否与LeTID相关。

5. 重复步骤3两次以上,总试验时间达到486小时(相当于塞浦路斯户外1.6年实证)。每162小时测试一次性能。
 
而在LeTID的具体测试环节又存在以下难点:

a.较低的施加电流或者测试温度可能会导致LeTID发生速率过低,短周期测试无法探测衰减结果。

b.较高的施加电流或者测试温度可能导致过快的功率恢复,会抵消LeTID的衰减,使测试衰减被低估。

关于LeTID的测试讨论已经很多,不少认证机构已经开始开展这一项目测试服务。IEC的LeTID测试方案还处于草案阶段,终形成一个统一的IEC规范可能有好几年时间。目前很多机构公布了独自

的测试程序,以北德公布的P12.4-AA-06 LeTID测试程序为例,测试的具体步骤更加细化:

a.初始稳定性测试后,测试组件初始功率Pinitial。

b.将组件连接到电流源,放入到环境箱中,加热组件到75°C后,然后施加 Isc和Impp差值的电流,维持162h (+8/-0h)。

c.待组件冷却至25°C后,测试功率。

d.重复b, c直到-连续两轮环境箱后测试功率衰减小于1%-或者下一轮测量的功率比上一轮后的功率升高

e.每块进行以下公式的判定:Pfinal ≥ 0.95 x Pinitialx (1−푟)

    2.jpg
在考虑可重复性的前提下,如果不满足该公式,则测试样品被认定为LeTID敏感性组件。

如何设计一种光照和温度序列能够更好地进行LeTID测试,将是今后数年都要持续讨论和验证的问题。