探究光伏组件功率缘何不断衰减？

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。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。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。

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。