科普|光伏组件衰减率定义与计

范文一：科普 | 光伏组件衰减率定义与计算公式

【光伏组件衰减率定义】

光伏组件衰减率是指光伏组件运行一段时间后，在标准测试条件下（AM1.5、组件温度25°C，辐照度1000W/m2）最大输出功率与投产运行初始最大输出功率的比值。

【光伏组件衰减率的确定】

光伏组件衰减率的确定可采用加速老化测试方法、实地比对验证方法或其他有效方法。加速老化测试方法是利用环境试验箱模拟户外实际运行时的辐照度、温度、湿度等环境条件，并对相关参数进行加倍或加严等控制，以实现较短时间内加速组件老化衰减的目的。加速老化测试完成后，要标准测试条件下，对试验组件进行功率测试，依据衰减率公式，判定得出光伏组件发电性能的衰减率。

实地比对方法是自组件投产运行之日起，根据项目装机容量抽取足够数量的组件样品，由国家资质认定（CMA）的第三方检测实验室，按照GB/T 6495.1标准规定的方法，测试其初始最大输出功率后，与同批次生产的其他组件安装在同一环境下正常运行发电，运行之日起一年后再次测量其最大输出功率。将前后两次最大输出功率进行对比，依据衰减率计算公式，判定得出光伏组件发电性能的衰减率。

备注：上述定义及计算公式的来源?国能发新能〔2017〕32号《国家能源局工业和信息化部国家认监委关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》

【光伏组件功率的衰减分析】

在实际中，光伏组件在制造出来后就一直处于衰减的状态，不过在包装内未见光时衰减非常慢，一旦开始接受太阳光照射后，衰减会急剧加快，衰减一定比例后逐渐稳定下来，如下图所示的第一年衰减曲线模型示意图：

光伏组件第一年衰减曲线模型

上图中第一年3%的总衰减数据取自某公司光伏组件的25年衰减保证当中，其25年衰减保证如图4-2所示，

光伏组件衰减曲线

从上图可以看出第一年光伏组件最大衰减值为3%，后面24年每年衰减值为0.7%。

2017年热点光伏政策：

2017-2020光伏指标文件：国能发新能〔2017〕31号《国家能源局关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》

2018年光伏组件最低要求：国能发新能〔2017〕32号《国家能源局工业和信息化部国家认监委关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》

2017-2020光伏扶贫文件：国能发新能〔2017〕39号《国家能源局国务院扶贫办关于“十三五”光伏扶贫计划编制有关事项的通知》

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范文二：关于光伏组件标准中功率衰减指标的研究

关于光伏组件标准中功率衰减指标的研究

1 2 1 1 1 3孙晓王庚恽旻怀朝君胡旦沈辉

:1. 无锡市产品质量监督检验中心(国家太阳能光伏产品质量监督检验中心;

2. 中国标准化研究院;3. 顺德中山大学太阳能系统研究院:

摘要:本文通过研究国内外光伏组件失效的因素,结合各类环境因素对光伏原辅材料性能的影响,设计了一

组包含温度和辐照度变化的晶体硅光伏组件衰减率测试序列,并开展实验室模拟测试,其结果为国内开展光伏

组件衰减率研究提供依据,也为我国制定光伏组件衰减率测试标准提供参考。

关键词:光伏组件寿命温度辐照度功率衰减率

DOI编码: 10.3969/j.issn.1674-

5698.2015.04.012

Research on Power Attenuation Indicator in Photovoltaic Module Standards

31 2 1 1 1 SUN XiaoWANG GengYUN MinHUAI Chao-junHU DanSHEN Hui

:1.Wuxi Test Center of Supervision & Inspection on Products (National Center of Supervision &Inspection on Solar Photovoltaic Products

Quality; 2.China National Institute of Standardization; 3.Shunde SYSU Institute for Solar Energy:

Abstract: By studying the factors leading to photovoltaic module failure and environment influence on photovoltaic raw

materials, this paper designs a series of testing sequence for the power attenuation of crystal silicon photovoltaic module

terms of temperature and irradiance and carries out simulated tests in labs, the result of which can provide references in

for the development of standards on PV module power attenuation rate.

Keyword: photovoltaic module, life time, temperature, irradiance, power attenuation rate

此外,Schlumberger在PHOTON International杂志上也

提到“组件的衰减率怎样才算得上终止也没有定1 引言 [2]论”。对它探究是极有必要的,这是组件的质量保

上世纪70年代以来,太阳能光伏应用一直增长, 证不可或缺的。

光伏组件的标准也在不断完善,实施了如IEC 61215, 晶体硅组件作为光伏电站的核心部件,其效率、

IEC 61646,IEC 61730、UL 1703等一系列产品标准,功率衰减率和可靠性直接影响光伏电站投资回报,也关注了电性能、电气安全和机械安全指标。但是,光会影响整个行业的发展前景,因此成为业界关注的焦伏组件的功率衰减率指标一直是个空白。我们能否点。Czanderna A W等讨论了开发光伏新技术引入加

[1][3]用加速老化的测试方法来检测组件的功率衰减率,速寿命测试的必要性。目前对于晶硅组件行业检

关于这个问题,McMahon做了详细的论述,他认为组测认证标准,如IEC 61215、IEC 61730和UL 1703等,件的功率衰减率不能由一次简单的测试能够得出并均仅关注电性能、电气安全和机械安全指标。加速且保证的。测试试验

作者简介:孙晓,无锡市产品质量监督检验中心副所长,高级工程师,研究方向为光伏产品质量。

Solarex组件外观缺陷统计表1 的目的主要是快速检测组件已知的缺陷、衰减;提供

缺陷项目占缺陷总数的比例() 备注 %[4]新产品设计的可行性依据,包括:紫外光辐射测试、开裂、弯曲、不规包括:背面材 29.8 温度热循环测试:TC:、湿冷:HF:测试、湿热:HD: 整或损伤的外表面料开展

破碎的单体电池 0.4 测试、户外光辐射暴晒测试:OE:等。这中间基本都是有裂纹的单体电池 23.2 隐裂或闪电纹

光辐射、温度、湿度三大因素在起作用。接线盒内部生锈 1.2

密封材料生效 21.4 EVA气泡相比起德国、美国、日本等光伏应用较早的国家, 在组件和边框和电导致绝缘电阻我国在数据统计、长期跟踪、检验检测、加速老化测试 21.1 池质检形成连续下降通道的气泡或脱等方面的研究相当匮乏,可以说是一片空白。本文通过层输出引线问题 1.5 分析国内光伏电站失效的一些因素与各类环境因素对所有组件都有EVA变黄现象光伏组件性能的影响,在国内率先提出一个包含光辐

照、温度、湿度的晶体硅光伏组件功率衰减率测试基 2.2 1996年产单晶硅组件(Siemens) 本程序,结合已经使用15年以上的光伏组件实际检这批组件为1996年生产,1997年投入使用,安装

测与分析结果,同时开展实验室模拟测试,为国内制于深圳海边,共计32块。外观完好,表面无损伤,

定晶体硅光伏组件功率衰减率指标提供依据。 EVA无变色、气泡及脱层现象,每块电池中部颜色变

深,接线盒及导线完好,组件背板无损伤及鼓泡。组

件如图2所示,功率衰减较大,帄均功率衰减为27.1%,2 典型光伏组件实例分析

最大衰减达 42.2%,最小衰减16.9%,主要表现为短路

电流减小。本文主要选取在我国运行的比较有代表性的老

旧组件进行分析,主要数据来源于中山大学,所选取

的样品组件均出自国内外知名品牌,使用时间均超过

15年,是目前我国在光伏组件可靠性研究方面规模

最大、时间最早的一批数据。通过对老旧组件的评

估可以研究光伏组件在户外运行的失效机理、衰减

率和使用寿命,对老旧组件的评估主要包括如下几

个方面:

:1:外观检查;:2:性能检测;:3:再应用评估。

2.1 1982年产多晶硅组件(Solarex)

该批组件安装于我国海南尖峰岭,共计177块,

图2 Siemens单晶硅组件全貌(顺德中山大学太阳能研究院摄) 于 1986年安装运行,2008年由于扩容替换拆下,经分析发现截至2009年组件帄均衰减率约为6%,组件如图1

2.3 现有组件功率衰减率分析所示, 组件外观缺陷统计见表1。

以上实例证明,大部分光伏组件可以满足市场上

惯用的商业质保:即10年衰减不超过10%,25年衰减

不超过25%:,而有一部分是不能满足的,比如1996

年生产的ieSmens单晶硅组件使用17年后帄均衰减

达27%。结合国内外数据和文献调研发现单晶硅组

[3]件衰减高于多晶硅组件,目前具体原因还无法解释。

研究数据表明:单晶硅衰减主要贡献来源于电压的

衰减,而多晶硅的衰减主要来源于电流的衰减。

近年来,在我国西部等地某些地面光伏电站仅仅

图1 Solarex旧组件全貌(中山大学太阳能系统研究所摄) 运行1年,光伏组件的功率衰减率已经超过3%,个别

的

甚至超过5%~10%。造成的原因是多方面的,总体来看,池片隐裂加剧,接线盒和组件连接失效。主要是由光辐衰减、温度循环、温湿度循环、PID效应、 :5:湿热和湿冻:易造成玻璃雾化、封装失效、

机械载荷损伤等造成的。因此,本文结合实际案例提出腐蚀、接线盒和组件连接失效。

一个晶体硅光伏组件衰减率测试基本程序,希望能为 :6:电势诱导衰减PID :易造成湿热地区组件

国内开展晶体硅光伏组件衰减率与寿命提供依据。实际使用中的系统电压引起的电池片失效。

3.2 测试程序

根据上述主要环境影响因素,并参照IEC组件3 研究思路与测试方案

产品的相关标准,设计了测试方案:见表2:,以评定

3.1 研究思路组件在多种环境条件下的寿命可靠性。

研究思路主要从考虑光伏组件受到多种环境因每个序列的目的及意义说明如下: 素的影响着手,如标准太阳光辐照、强紫外光辐照、温 :1:第一序列为参考组件的控制序列,其他序列度、湿度等。因为环境因素太复杂,相互影响因素太的组件衰减率是和参考组件比较得来。多,获得有效评定光伏组件2年衰减率:甚至是25年:2:第二序列主要考核的是材料老化与封装失

2使用质量保证:的模型公式是相当困难的,所以该方效,IEC 61215中规定紫外辐照量为15kwh/m,湿冻

案引入类似IEC 61215中设定一个标准条件来对组件试验的循环次数为10次,然而在大量试验后得出上功率进行测试的方式,同样对光伏组件的寿命制定述老化量不够,甚至不衰减。该方案考虑一定的严

2一个“标准测试方法和程序”进行评定。建立一个统酷程度选择紫外辐照总量为30kwh/m,湿冻试验循

一的标杆20次。环

:见测试程序:区分组件的质量,然后在后期的工作中 :3:第三序列主要考核的是电势诱导衰减PID考虑各种环境因素、各种材料因素,再通过实验室的模衰减和耐受性,PID现象是近年来被广泛关注的光拟与户外数据的拟合来建立组件功率衰减率的模型。伏组件失效现象,是导致光伏组件衰减的很大诱因,

通过结合业界相关机构与企业的经验积累及国内测试要求为温度60?,湿度85%,试验时间96h,电外相关文献,得出气候环境对光伏组件功率衰减率的源反向连接。所以有必要将该测试方法加入方案。

[5-8]影响因素主要为以下几点: 使用IEC 62782中的动态载荷试验,更能够符合组

:1:太阳光曝晒:易造成电池片效率正常的光件运用的实际情况。

致衰减。 :4:第四序列主要考核的是正常使用环境下的光

:2:紫外老化:易造成EVA黄变、密封胶脆化、衰减,该方案中两轮曝晒试验的辐照总量为

2背板老化等封装失效。 120kwh/ m,为IEC 61215中规定的2倍,根据大量的

2:3:动态机械载荷:易造成电池片隐裂。实验发现, 大部分组件经受60kwh/m的照射衰减量

:4:高低温变化:易造成焊接电路连接失效,电不大,所以增加1轮曝晒实验。而热循环实验同样是

模拟组件在户外

表2 测试方案

1#(控制样品 )2# 3# 4#

预处理预处理预处理预处理

最大功率的确定最大功率的确定最大功率的确定最大功率的确定 EL、绝缘、湿漏电试验 EL、绝缘、湿漏电试验 EL、绝缘、湿漏电试验 EL、绝缘、湿漏电试验

紫外光辐照试验 96小时PID试太阳光辐照曝晒试验 22验 :15kwh/m: :1000w/m,60kwh:

:60?、85%RH: 湿冻试验10个循动态载荷热循环试验50次环 :1000pa,100次: :-40~85?:

:-40~85?: 紫外光辐照试验太阳光辐照曝晒试验 22:15kwh/m: :1000w/m,60kwh:

湿冻试验10个循热循环试验50次环 :-40~85?:

:-40~85?: :注:表格中测试项目条件参数参考IEC 61215、IEC 61646、IEC 62782、IEC 61730-2标准的要求:

图3 组件衰减变化图，左图为第二序列样品，右图为第四序列样品

承受高低温变化的能力。国光伏产品检测技术提升至新高度。

4 结果与讨论 5 结语

本实验选取了3种来自国内知名品牌的光伏组件,我国目前建有大批光伏电站,然而目前各方对电其中A系列为多晶15672片组件,B系列为多晶站、组件方面的环境数据、测试数据收集不足。晶体 ×

156×60 片组件,C系列为单晶125×72片组件。所有硅组件功率衰减率在欧美日等地都有长期大量研究,

IEC 61215标准进行了5kwh组件试验之前,均按照我国因数据不足,需要积累,科学分析才能得出一些曝晒的预处理。本文以最大功率百分比来表示组件规律性结果,为模拟加速老化试验提供参考。经过三组测试程序之后的衰减情况,其结果见表3。由本文提供数据可以看出,保障组件户外运行可

表3 不同组件经过测试程序的衰减率靠性主要通过几个途径实现::1:在生产端严格组件

测试程序材料、工艺和质量;:2:一系列科学合理的测试程序 1# 2# 3# 4# 组件合理预测组件的长期运行性能;:3:合理的系统设计 A —— 3.67% 14.93% 3.57% 方案;:4:严格的施工管控避免损伤。 B —— 6.04% 17.86% 5.78%

C —— 1.42% 1.28% 3.54% 组件由玻璃、EVA、背板、电池片等原辅材料组

成,组件真正的性能变化都来源于材料的变化,对材

在进行第三测试序列:即PID测试96小时和机械料影响主要来源于两个方面,一个是特定气候环境

动态载荷100次:测试时,发现经过PID测试之后A:如高温、高湿、高盐雾等:对材料耐候性的影响,另

系列和 B系列衰减较大,没有继续进行动态载荷测试,一个则是在施工维护过程中对诸如硅片、玻璃等的影

C系列组件进行了PID和动态载荷试验之后衰减仅为响。研究材料性能的变化是了解组件衰减机制的最直 1.28%。表3 数据表明,第三测试序列对组件衰减影响接途径,也是建立衰减模型的基础,这需要行业共同最大,尤其是 A系列多晶硅组件。此外,在第二序列测努力。

试过程中,我们发现前期的紫外照射对组件衰减的贡组件在实际使用过程中多种复杂气候是同时存在献最大,具体如图 3:左:所示;在第四序列测试过程中,的,理想的状态是能够尝试利用多功能环境试验箱模前期曝晒对组件衰减贡献最大,后续基本趋于稳定,拟多种复杂环境同时存在。一方面该种模拟测试更加如图3:右:所示。符合实际情况,另一方面可大大缩短测试周期,这也

目前该评测方案正在进行论证,通过实验室验是为了评估组件2年、25年功率衰减率考虑的方案证,各企业及检测机构专家论证,以及户外及各电站之一。在相关标准的制定中,需要对典型环境进行分数据的拟合,希望在不久之后能够建立起光伏组件类,

2 年、25年寿命的拟合模型,为光伏行业提供服务,将(下转第76页) 我

?质量管理? 标准科学 2015年第4期

包括非食用消费品和需重点监管但未列入其他部门监上,一方面建立信息共享机制,对信息进行统一管管范围的产品,如农资、特设、危险化学品等。同时,监理。另一方面,借助信息化的手段,建立系统、持管部门应建立“重点产品监管目录”发布制度,通过宣续的质量信息采集机制 ,收集各渠道公开的质量信传得到社会各界的认可。息,包括电子商务帄台、微博的产品安全信息、企

业信息、国外相关机构发布的质量信息等。最后, 4.3 依靠基础信息工作提高监督效率

要加强质量信息的分析与挖掘工作,建立长期、稳借鉴欧盟、美国基础信息采集、共享的经验,

定的监测系统,并与风险评估、生产许可、监督抽建立相对完备的信息采集渠道和机制,为风险评

查等措施的使用结合起来。估、确定监管重点等措施提供依据。在具体操作

参考文献孙志国.我国产品质量监管问题研究——一个法经济学的外标准化聚焦, 2010,6. 美国消[1] 视角[D]费品安全改进法案.吉林:吉林大学经济学院,2006. 章帆,刘建萍.关[4] .2008.

于质量契约性质的研究[2] [J].科技与法律,2010 ,83(1). [5] 于立深.契约方法论——以公法哲学为背景的思考.北 [M]

冯蕾,王赟松.美国消费品安全监管实践分析与启迪J].国京:北京大学出版社, [2007.

[3] :责任编辑:刘宪银:

(上接第53页)

然后根据不同环境制定各自的试验条件,从而完善光伏组件的标准体系。

参考文献

Green MA. Silicon photovoltaic modules: a brief history of the first Vázquez M, Rey-Stolle I. Photovoltaic module reliability model [1] [5]

50 years[J]. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. based on field degradation studies[J]. Progress in Photovoltaics: 2005,13(5):447-55. Research and Applications. 2008,16(5):419-33. [2] [6] Schlumberger A. Right down to the last electron[J]. Photon Kay R, Bergmann A, editors. Module international certification

Internatiand onal. 2006,74. marking first experiences. Photovoltaic Energy Conversion, [3] 2003 Proceedings of 3rd World Conference on 2003: IEEE. Czanderna A, Jorgensen G, editors. ACCELERATED LIFE [7] Wohlgemuth J, Cunningham D, Amin D, Shaner J, Xia Z, Miller J. T EST ING AND SERVICE L IF ET IME PR EDICT ION Using accelerated tests and field data to predict module reliability FOR PV TECHNOLOGIES ESI THE TWENTY-FIRST and lifetime[J]. 23rd EU PVSEC. 2008:2663. CENTURY. Photovoltaics for the 21st Century: Proceedings of the [8] Laronde R, Charki A, Bigaud D. Reliability of photovoltaic International Symposium; 1999: The Electrochemical Society. [4] modules based on climatic measurement data[J]. International Hoffman A, Ross R, editors. Environmental qualification testing

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:责任编辑:刘宪银:

范文三：光伏组件功率衰减分析

光伏组件功率衰减分析研究

2016-08-26

摘要:结合在组件生产和电站质量管理中遇到的问题，对组件材料老化衰减及组件初始光致衰减原因进行了分析和实验测试，提出相应对策。结果表明:组件材料老化功率衰减主要是EVA和背板老化黄变引起，组件初始功率衰减主要由于硅片内硼、氧元素复合引起，提出的对策具有可行性。

0引言

光伏组件是太阳能发电的关键元件，光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增加，组件输出功率不断呈下降趋势的现象[1]。组件功率衰减直接关系到组件的发电效率。国内组件的功率衰减与国外最好的组件相比，仍存在一定差距，因此

研究组件功率衰减非常有必要。组件功率衰减包括组件初始光致衰减、组件材料老化衰减及外界环境或破坏性因素导致的组件功率衰减[2]。外界环境导致功率衰减主要由光伏电站运营不当造成，可通过加强光伏电站的维护进行改善或避免;破坏性因素导致的组件功率衰减是由于组件明显的质量问题所致，在组件生产和电站安装过程对质量进行严格检验把控，可减少此类功率衰减的现象。本文主要研究组件初始光致衰减及材料老化衰减。

1组件初始光致衰减分析

1.1组件初始光致衰减原理分析

组件初始光致衰减(LID)是指光伏组件在刚开始使用的几天其输出功率发生大幅下降，之后趋于稳定的现象。普遍认为的衰减机理为硼氧复合导致，即由p型(掺硼)晶体硅片制作而成的光伏组件经过光照，其硅片中的硼、氧产生复合体，从而降低了其少子寿命。在光照或注入电流条件下，硅片中掺入的硼、氧越多，则生成复合体越多，少子寿命越低，组件功率衰减幅度就越大[3]。

1.2组件初始光致衰减的实验分析

本研究采用对比实验的办法，在背板、EVA、玻璃和封装工艺等条件完全一致情况下，采用两组电池片(一组经初始光照，另一组未经初始光照)，分别将其编号为I和II。同时，生产出的所有组件经质量全检及电致发光(EL)检测，确保质量完全正常。实验过程条件确保完全一致，采用同一台太阳能模拟仪测量光伏组件I-V曲线。

分别取I和II光伏组件各3组进行试验，记录其在STC状态下的功率输出值。随后，将I和II光伏组件放置于辐照总量为60kWh/m2(根据IEC61215的室外暴晒试验要求)的同一地点进行暴晒试验，分别记录其功率，结果见表1。

由表1可知，I组光伏组件整体功率衰减明显较II组低。因此，可推测光伏组件的初始光致衰减主要取决于电池的初始光致衰减。在光伏组件封装前对其电池片进行初始光照，则组件功率衰减会显著减弱。

1.3组件初始功率衰减与I-V曲线不良的关系研究

随机选取一块质量正常组件，组件内所有电池的衰减基本一致，对其进行功率测试，I-V曲线平滑曲线如图1所示。

由图1可知，尽管输出功率下降，但I-V曲线平滑、无台阶，其红外图像类似正常组件，即无热斑出现。

取光伏组件中任一电池片无初始光照衰减，即组件内电池的衰减不一致，对其进行功率测试，I-V曲线如图2所示。

由图2中I-V曲线出现台阶可看出，组件内部整体输出功率下降的同时，未经初始光照衰减的电池片造成光伏组件整体电流降低、输出功率减小。

通过实验说明，如果光伏组件内部电池片衰减不一致，导致组件内部串联的电池片产生电流失配，由此I-V曲线出现台阶。在组件生产的质量检验过程中，对组件I-V曲线出现台阶的问题组件进行统计研究，也进一步验证了组件的初始光致功率衰减是导致I-V曲线异常的内在原因。

1.4组件初始光致衰减的验证

为确保组件功率质量，在组件制造过程中，随机对抽取组件进行太阳下暴晒，暴晒至组件功率基本稳定为止，检测其初始光致衰减值，

测试数据见表2。

由表2可知，光伏组件初始都有光致衰减现象，但不同批次功率衰减幅度差异较大，1%,3.7%都有，因此改善初始光致衰减现象显得非常必要。

通过以上分析可知，组件初始光衰幅度主要取决于电池光致衰减，电池光致衰减则由硅片的硼、氧含量等决定。要消除由于组件初始功率衰减导致的问题，可利用硅片分选机来控制硅片质量，确保硅片内部的硼、氧元素含量处于正常范围，从而保障电池片的转换效率;同时在组件封装前，对电池片进行功率分档，保证电池片功率匹配，从而改善组件的初始光致功率衰减问题。

2材料老化导致功率衰减分析

光伏组件封装结构图如图3所示，组件的主要材料包括电池片、玻璃、EVA、背板等[1]。由图3可知，光伏组件材料老化衰减主要

可从电池片功率衰减及封装材料的性能退化两方面分析，而影响这两方面因素的主要原因是紫外线照射及湿热老化环境，而玻璃对紫外线和湿热环境的性能变化较小[4]，因此组件功率的老化衰减研究主要可围绕EVA和背板两种材料的老化开展。图4为某电站运营后材料老化的外观图。

2.1EVA老化对光伏组件功率衰减影响

把组件分为A、B、C、F8064组，分别采用4个不同厂家的EVA材料，电池片、玻璃、背板、焊带、边框等材料及生产工艺设备都一致，制作每块组件的同时还制作一个陪样，用于测试组件EVA材料的黄变指数。生产出的组件经过EL检测和I-V曲线的测试，确定质量合格，把4组组件和陪样同时放入环境试验箱进行湿热老化，测试条件为温度85?、湿度85%。每隔一段时间测试其组件功率及陪样

EVA的黄变指数，共测试1000h后把组件取出，其组件测试数据如图5所示，对应陪样EVA的黄变指数如图6所示。

由图5和图6可看出，不同品牌的EVA耐湿热老化性能差异很大，其中F806EVA黄变小，耐老化性能明显比其他EVA强，做成的组件功率衰减少。这个实验结果与组件老化功率衰减结果相符合，说明EVA黄变是组件材料老化导致功率衰减的一个重要原因。

为了深入对此质量问题进行分析，结合类似的EVA黄变现象，本文选取某研究所光伏电站的组件进行调查研究，发现该光伏电站的组件也部分存在EVA黄变现象，如图7所示。

在该电站上分别选取一块EVA黄变组件和一块EVA未黄变组件，分别测试其功率，数据见表3。

由表3可知，EVA未黄变组件在电站运营过程中只衰减了2.23%，而EVA黄变组件的功率衰减了5.7%，因此进一步验证了EVA黄变是造成组件功率衰减的一个重要原因。

2.2背板老化对光伏组件功率衰减影响

把组件分为A、B两组，分别采用两个不同厂家的背板材料(A组背板为双面含氟背板，B组为不含氟的背板)，电池片、玻璃、背板、焊带、边框等材料及生产工艺设备都一致，制作每块组件的同时还制作一个陪样，用于测试背板的耐紫外黄变指数。生产出的组件经过EL检测和I-V曲线的测试，确定质量合格，实验前记录两组光伏组件及陪样组件在STC状态下的功率输出值。按照IEC61215-2005的实验要求，将两组光伏组件放于紫外试验箱中，温度控制在规定范围内(60?5?)，组件受波长为280,385nm范围的紫外辐射(15kWh/m2)，其中波长为280,320nm的紫外辐照不少于

5kWh/m2[1]。用太阳能测试仪测试组件的功率，结果见表4;同时测试陪样背板及样品紫外老化后的黄变指数，结果如图8所示。

从表4和图8可知，A组光伏组件背板双面含氟(黄变指数为2.2)，具有较强耐紫外功能，因此其功率衰减较小;而B组光伏组件背板不含氟，有黄变现象(黄变指数为67.4)，功率衰减明显。2.3材料老化功率衰减现场跟踪测试分析本文对某研究所光伏电站进行跟踪测试分析，选取一块质量正常的组件定期进行功率测试，其功率衰减数

据见表5。

各时间段该组件的EL图片如图9所示，EL图片显示组件内部完好，未发生隐裂等质量问题，每次测试时清除表面的脏污和灰尘，排除外界条件对组件功率的影响。测试结果说明组件功率衰减是由于自身材料老化原因所造成，衰减的比例与功率质保规定的质保统一标准接近。

从实验测试结果和具体电站中组件分析可看出，EVA和背板材料的老化、黄变是导致组件功率老化衰减的主要原因，采用高质量的EVA和背板能有效减少组件的功率老化衰减。

3结论

本文重点对组件初始功率衰减和材料老化功率衰减两种现象进行分析研究，同时对某研究所电站进行现场跟踪测试分析，得出以下结论:

1)光伏组件的初始光致衰减主要是由于电池片的初始光致衰减不同所致。不同批次硅片的硼氧含量不同，导致电池片的初始光致衰

减不同。因此利用硅片分选机控制硅片质量，从而保证电池片的初始光致衰减是解决光伏组件初始光致衰减的有效方法。

2)光伏组件的材料老化衰减主要取决于光伏组件封装过程中EVA和背板质量，使用湿热老化功能较强和耐紫外的背板和EVA材料，能较大程度保证光伏组件质量。

参考文献

[1]马志恒.太阳能电池组件功率衰减分析[J].中国高新技术企业，2012，(17):32,33.

[2]林存超.光伏组件质量问题分析及安装质量控制[J].中国科技信息，2015，(2):204,205.

[3]张光春，陈如龙，温建军，等.P型掺硼单晶硅太阳电池和组件早期光致衰减问题的研究[A].第十届中国太阳能光伏会议论文集[C]，常州，2008.

[4]吴翠姑，于波，韩帅，等.多晶硅光伏组件功率衰减的原因分析以及优化措施[J].电气技术，2009，(8):113,114.

黄盛娟1，2 唐荣2 唐立军1

(1. 长沙理工大学物理与电子科学学院;2. 湖南红太阳新能源科技有

限公司)

范文四：光伏组件衰减率定义与计算公式是什么？

光伏组件衰减率定义与计算公式

一、光伏组件衰减率定义：光伏组件衰减率是指光伏组件运行一段时间后，在标准测试条件下

（AM1.5、组件温度25°C ，辐照度1000W/m2）最大输出功率与投产运行初始最大输出功率的比值。

二、光伏组件衰减率的确定：

实地比对方法是自组件投产运行之日起，根据项目装机容量抽取足够数量的组件样品，由国家资质认定（CMA ）的第三方检测实验室，按照GB/T 6495.1标准规定的方法，测试其初始最大输出功率后，与同批次生产的其他组件安装在同一环境下正常运行发电，运行之日起一年后再次测量其最大输出功率。将前后两次最大输出功率进行对比，依据衰减率计算公式，判定得出光伏组件发电性能的衰减率。

备注：上述定义及计算公式的来源国能发新能〔2017〕32号《国家能源局工业和信息化部国家认监委关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》

三、光伏组件功率的衰减分析：在实际中，光伏组件在制造出来后就一直处于衰减的状态，不过在包装内未见光时衰减非常慢，一旦开始接受太阳光照射后，衰减会急剧

加快，衰减一定比例后逐渐稳定下来，如下图所示的第一年衰减曲线模型示意图：

光伏组件第一年衰减曲线模型

上图中第一年3%的总衰减数据取自某公司光伏组件的25年衰减保证当中，其25年衰减保证如图4-2所示，

光伏组件衰减曲线

从上图可以看出第一年光伏组件最大衰减值为3%，后面24年每年衰减值为0.7%。

光隶新能源科技有限公司针对光伏组件衰减问题已申请好几项发明专利，有效缓解了光伏组件衰减问题，公司研发的光能电波路灯所使用的光伏发电板也是植入公司的核心技术，光能系列产品都具有提高转化率，减少光衰的功能。光隶新能源路灯系列产品具有零接线、零电费、零管理、零危险、零排放、零污染的优势。

来源：光伏资讯

范文五：光伏组件的电位诱发衰减

光伏组件的电位诱发衰减（PID）

1.前言

近几年的研究表明，存在于晶体硅光伏组件中的电路与其接地金属边框之间的高电压，会造成组件的光伏性能的持续衰减。造成此类衰减的机理是多方面的，例如在上述高电压的作用下，组件电池的封装材料和组件上表面层及下表面层的材料中出现的离子迁移现象；电池中出现的热载流子现象；电荷的再分配削减了电池的活性层；相关的电路被腐蚀等等。这些引起衰减的机理被称之为电位诱发衰减、极性化、电解腐蚀和电化学腐蚀。

2.PID相关介绍

PID (Potential Induced Degradation)

意为电位诱发衰减测试，一些电站实际使用表明，光伏发电系统的系统电压似乎存在对晶体硅电池组件有持续的“电位诱发衰减”效用，基于丝网印刷的晶体硅电池通过封装材料（通常是EVA 和玻璃的上表面）对组件边框形成的回路所导致的漏电流，被确认为是引起上述效应的主要原因。近年来PID 已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出，国际上已经许多企业对组件的 PID 现象进行分析。

PID 效应现象在电站实际运用中并不鲜见，他的直接后果是电站实际发电效果下降，从而严重损害投资者的收益，最终会导致组件厂遭遇投诉甚至是退货、赔偿。PID 现在并没有统一的检测标准，现在行业测试的方法主要有三种：双85加1000V负压，96小时；常温环境加1000V负压168小时；60度温度85%湿度1000V负压168小时。其中第一种测试方法最为苛刻。

3.PID的形成机理

PID 效应现象大多数最容易出现在潮湿的条件下发生，且其活跃程度与潮湿程度相关；同时组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度，也与上述衰减现象发生有关。在实际的应用场合，晶体硅光伏组件的PID现象已经被观察到，基于其电池结构和其他构成组件的材料及设计型式的不同，PID现象可能是在其电路与金属接地边框成正向电压偏置的条件下发生，也可能是成反向偏置的条件下发生。

到目前为止，漏电流形成的机理实际上还不是十分的清楚。总体而言，由于封装材料对电池进行封装后所形成的绝缘系统对于上述漏电流而言是不完善的，同时推测来自于钠钙玻璃的金属离子是形成上述具有PID效应的漏电流的主要载流介质。

图1 PID现象漏电流的主要路径（实线部分）

到目前为止，漏电流形成的机理实际上还不是十分的清楚。总体而言，由封装材料对电池进行封装后所形成的绝缘系统对于上述漏电流而言是不完善的，同时推测来自于钠钙玻璃的金属离子是形成上述具有PID效应的漏电流的主要载流介质。

光伏太阳能玻璃的原料成份首先是二氧化硅，其主要是起着网络形成体的作用，所以其用量占玻璃组分中的一大半；第二大用量是纯碱，主要是提供氧化钠，可以降低玻璃的熔制温度；再者是石灰石即碳酸钙和氧化镁，他们的主要作用是调整玻璃的黏度在一个合适的值，使玻璃成型时间缩短或延长，以满足成型的要求；还引入氧化铝原料，提高玻璃的物理化学性能，如强度、化学稳定性等；最后是碳和芒硝，两个联合使用，主要作用是作为澄清剂，以排除玻璃中的气泡，是玻璃中的气泡尽量少，以用来提高玻璃的透过率。

据相关文献介绍，在实际的应用条件下，上午太阳初升后的一段时间内，往往是PID效应相对强烈的时段，原因是晶体硅光伏组件在经历了一个不发电的夜晚以后，其表面会有凝露现象发生（特别是夏、秋季节的露水），会造成光伏系统在早晨太阳初升后的一段时间内，在其表面较为潮湿的情况下，承受前面提及的系统偏置电压。

4.并网光伏系统中光伏阵列的输出端“对地电压”

在实际应用的并网光伏系统中，光伏阵列的MPPT电压、电网电压和逆变器的拓扑结构决定了光伏阵列输出端的对地电压（大小和正负关系），而与逆变器输入端相邻的组件电路通常承受着实际的最大系统电压。

图2 并网光伏系统组件电路的电压承受情况

以MPPT电压为400V、电网电压为230V（50Hz）和下列SMA的4个类型的逆变器为例，其对应的光伏阵列的输出端对地电压的情况如下图所示。

图3 光伏阵列对地端输出电压情况

5.实验室对晶体硅光伏组件的PID测试和评估

目前在国际电工委员会（IEC）层面上，还没有出台有关实验室进行PID测试和评估的正式标准，该测试和评估标准正在研究和制定过程中，2011年11月TC82（国际电工委员会光伏能源标准化技术委员会

）、WG2（非聚光组件

）工作组形成了一个工作文件。该文件内容相关介绍如下。

5.1样品要求

作为型式认可的实验样品，如果不确定PID发生的电压极性，则2种极性的偏置电压下，需分别进行实验；反之，则选用已知的PID发生的电压极性。对于某个极性的实验包括2个组件（也可能需要一个附加的控制组件），样品应该按IEC 60410的要求，从相同生产批次中抽取。

5.2合格判定

在“电压耐久”结束后，按下列要求进行合格判定：

① STC最大功率，与初始值相比，衰减不超过5%；

② 没有目测不合格现象（按IEC 61215章节7；和IEC 61730-2章节10.1.3）； ③ 测试顺序中要求的湿漏电流实验，满足IEC 61215章节10.15的要求； ④ 实验结束后，组件的功能完整。

5.3实验顺序