抗pid效应光伏瓦的设计(附件)【字数：5351】
摘 要太阳能组件中的PID效应使太阳能电池组件的发电效率大幅下降，太阳能电站的输出量减少，太阳能电池这一可持续发展受到了严重的影响。因此用实验与研究来测试PID，在光伏发电系统中光伏组件单独PID效应的模拟在85℃和湿度85%特定的测试条件下的温度，让铝框组件有1000V差别于输出端，测试每6小时记录EL图像和实验组件I-V电性能，实验时间连续48h。通过实验，这种效应会导致光伏系统的漏电流，证明，电流泄漏的程度严重随着实验时间的增加。然后又通过引入FRP（Fiber Reinforced Plastics，纤维增强复合塑料）代替钢化玻璃，条形接线盒替换传统的盒装接线盒，设计出一种新型的光伏瓦，解决了光伏组件中存在的PID效应，解决了原先的光伏瓦片重量大，厚度厚的问题，使瓦片的发电效率，使用寿命大大提高，也节约了运输成本以及安装的成本。
目 录
第一章 引言 1
第二章 PID的发现和成因以及抗PID的方案 2
2.1 PID的发现 2
2.2 PID的成因 2
2.3 PID效应的危害 3
2.4 PID预防方案 4
第三章 抗PID效应组件的测试以及抗PID光伏瓦的设计 6
3.1 抗PID效应的测试 6
3.2 抗PID效应光伏瓦的设计 6
3.2.1 抗PID光伏瓦设计一 6
3.2.2 抗PID光伏瓦设计二 7
3.2.3 光伏瓦与明现有技术的比较 7
3.2.4 抗PID光伏瓦所需要解决的技术问题 8
3.2.5 抗PID光伏瓦实现的具体实施例 8
3.2.6 抗PID光伏瓦的有益效果 9
3.2.7 抗PID光伏瓦的关键点和欲保护点 9
结束语 10
致谢 11
参考文献 12
第一章 引言
自从18世纪第一次工业革命，随后又发生了第二次工业革命，煤炭，石油，天然气等各种化石燃料被广泛运用于工业农业以及人们生产生活的方方面面。社会经济不断的发展，人类生活水平的不断 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
进步，人们对资源的需求也越来越大，然而被人们广泛使用的化石燃料都是不可再生能源，无法满足人们无休止的需求。有专家计算过最多再过一个世纪这些资源将会消耗殆尽，并且使用后将会加重温室效应，会给地球上的生物以及植物造成巨大的威胁，人类的生存环境会变得更加恶劣。因此国家都在寻找一种可再生，无污染的能源去代替化石燃料。太阳能相比于我们现在用的化石燃料有许多的优点，一方面太阳的能源取之不尽用之不竭，在过去漫长的几十亿年，太阳只消耗了本身的百分之二，足够人们用很多年。并且只要有太阳的地方就可以产生能源，比如海岛，边远山区，沙漠，节省了运输费用，最关键的是太阳能是一种非常清洁的能源，不会产生废水废气什么的，没有大气污染，能大大缓解温室效应。太阳能电池就是光伏发电的核心器件，当太阳光照射在太阳能电池上时，电子与空穴以相反的方向运动，在电场内正电荷与负电荷相互聚集，在电子板的正面与背面产生电压，当接通电路时，太阳能就会转化为电能。太阳能电池的一个应用就是光伏瓦，光伏瓦是采用一种合成材料而制成的瓦片，是具有光伏发电功能的瓦片。光伏瓦相比于传统瓦片具有四大特点：保温，防水，隔热，可以发电。
第二章 PID的发现和成因以及抗PID的方案
2.1 PID的发现
PID效应又称电势诱导衰减，是由于太阳能电池组件和上表面以及下表面的材料，电池片与它接地金属边框之间由于高电压的作用，而产生离子迁移的现象。太阳能电池板在直流高电压下工作，使得太阳能电池板的发电效率大减，PID效应其实是大量的电荷聚集，使太阳能电池板出现问题，使太阳能电池板发生钝化，导致填充因子，短路电流，开路电压降低，使组件的功能大大降低，从而低于设计标准。SunPower公司将此现象称为表面极化效应，但这个衰减是可以逆转的。
PID效应是使组件严重退化的，组件的衰减最多可以衰减到50%，甚至可以超过50%，当组件发生衰减或者退化时，光从表面无法发现任何的不对。在以往的光伏电厂中，许多电厂在经营了三四年以后突然发生功率大幅下降，导致遭受巨大的损失[2]。
2.2 PID的成因
PID也叫电势诱导衰减效应，没有非常确切的证据来证明PID效应会导致一个光伏电厂在工作5年会导致输出的功率大幅衰减，但是光伏产业对PID效应已经有了足够的重视。当大规模的运用光伏系统，使光伏系统的电压变得很高，一般情况下，22个电池需要串联连接，使逆变器的MPPT工作电压可以满足。因此，开路电压和工作电压将变得非常高。当20个电池串联，开路电压和工作电压860v，720v，电池组件的框架是由铝合金制成，当它接地，有关于铝合金边框和电池板之间1000V电压范围的电压差，这是一种PID效应的形成原因，人们对此也非常认同[3]。
在封装层压过程中，电池片可分为5层，从内到外分别为：白背板，EVA，电池片，EVA，玻璃，EVA能够直接接触电池片，是一种封装材料，在电池片表面层压技术将全面覆盖EVA，形成增透膜，拥有不导电，防水功能，然而这也是漏电流很重要的通道，醋酸乙烯在树脂EVA中的含量可以改变EVA材料的透光性，耐热度，强度，所以当醋酸乙烯在树脂EVA中的含量变高，弹性，柔软度，透光性也随之提高，导电性也随之提高，容易产生水解。而当醋酸乙烯在树脂EVA中的含量越低，弹性，柔软度，透光度随之降低，导电性也会降低。在非常高的温度和非常潮湿的环境中，EVA材料会发生变化，酯键水解产生自由运动时，醋酸在玻璃中，在玻璃表面反应，钠离子由此形成。此时外加电场施加作用，钠离子在外加电场的作用下由玻璃表面慢慢移动到增透膜上，由此产生PID效应[4]。
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图21 PID效应产生原理
2.3 PID效应的危害
PID效应的危害在于它使太阳能电池组件的发电效率降低，使太阳能电池板发生钝化。光伏组件与接地铝边框之间的电压使光伏组件的性能大大衰减。太阳能电池板表面由于大量电子的聚集，导致太阳能组件表面钝化更严重，填充因子，光伏组件的开路电压、短路电流变小，降低了光伏电站的输出效率，降低发电厂和太阳能电站的发电量，使光伏电站的效益现在的结果是大大降低，远远低于最初的设计目标。
目 录
第一章 引言 1
第二章 PID的发现和成因以及抗PID的方案 2
2.1 PID的发现 2
2.2 PID的成因 2
2.3 PID效应的危害 3
2.4 PID预防方案 4
第三章 抗PID效应组件的测试以及抗PID光伏瓦的设计 6
3.1 抗PID效应的测试 6
3.2 抗PID效应光伏瓦的设计 6
3.2.1 抗PID光伏瓦设计一 6
3.2.2 抗PID光伏瓦设计二 7
3.2.3 光伏瓦与明现有技术的比较 7
3.2.4 抗PID光伏瓦所需要解决的技术问题 8
3.2.5 抗PID光伏瓦实现的具体实施例 8
3.2.6 抗PID光伏瓦的有益效果 9
3.2.7 抗PID光伏瓦的关键点和欲保护点 9
结束语 10
致谢 11
参考文献 12
第一章 引言
自从18世纪第一次工业革命，随后又发生了第二次工业革命，煤炭，石油，天然气等各种化石燃料被广泛运用于工业农业以及人们生产生活的方方面面。社会经济不断的发展，人类生活水平的不断 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
进步，人们对资源的需求也越来越大，然而被人们广泛使用的化石燃料都是不可再生能源，无法满足人们无休止的需求。有专家计算过最多再过一个世纪这些资源将会消耗殆尽，并且使用后将会加重温室效应，会给地球上的生物以及植物造成巨大的威胁，人类的生存环境会变得更加恶劣。因此国家都在寻找一种可再生，无污染的能源去代替化石燃料。太阳能相比于我们现在用的化石燃料有许多的优点，一方面太阳的能源取之不尽用之不竭，在过去漫长的几十亿年，太阳只消耗了本身的百分之二，足够人们用很多年。并且只要有太阳的地方就可以产生能源，比如海岛，边远山区，沙漠，节省了运输费用，最关键的是太阳能是一种非常清洁的能源，不会产生废水废气什么的，没有大气污染，能大大缓解温室效应。太阳能电池就是光伏发电的核心器件，当太阳光照射在太阳能电池上时，电子与空穴以相反的方向运动，在电场内正电荷与负电荷相互聚集，在电子板的正面与背面产生电压，当接通电路时，太阳能就会转化为电能。太阳能电池的一个应用就是光伏瓦，光伏瓦是采用一种合成材料而制成的瓦片，是具有光伏发电功能的瓦片。光伏瓦相比于传统瓦片具有四大特点：保温，防水，隔热，可以发电。
第二章 PID的发现和成因以及抗PID的方案
2.1 PID的发现
PID效应又称电势诱导衰减，是由于太阳能电池组件和上表面以及下表面的材料，电池片与它接地金属边框之间由于高电压的作用，而产生离子迁移的现象。太阳能电池板在直流高电压下工作，使得太阳能电池板的发电效率大减，PID效应其实是大量的电荷聚集，使太阳能电池板出现问题，使太阳能电池板发生钝化，导致填充因子，短路电流，开路电压降低，使组件的功能大大降低，从而低于设计标准。SunPower公司将此现象称为表面极化效应，但这个衰减是可以逆转的。
PID效应是使组件严重退化的，组件的衰减最多可以衰减到50%，甚至可以超过50%，当组件发生衰减或者退化时，光从表面无法发现任何的不对。在以往的光伏电厂中，许多电厂在经营了三四年以后突然发生功率大幅下降，导致遭受巨大的损失[2]。
2.2 PID的成因
PID也叫电势诱导衰减效应，没有非常确切的证据来证明PID效应会导致一个光伏电厂在工作5年会导致输出的功率大幅衰减，但是光伏产业对PID效应已经有了足够的重视。当大规模的运用光伏系统，使光伏系统的电压变得很高，一般情况下，22个电池需要串联连接，使逆变器的MPPT工作电压可以满足。因此，开路电压和工作电压将变得非常高。当20个电池串联，开路电压和工作电压860v，720v，电池组件的框架是由铝合金制成，当它接地，有关于铝合金边框和电池板之间1000V电压范围的电压差，这是一种PID效应的形成原因，人们对此也非常认同[3]。
在封装层压过程中，电池片可分为5层，从内到外分别为：白背板，EVA，电池片，EVA，玻璃，EVA能够直接接触电池片，是一种封装材料，在电池片表面层压技术将全面覆盖EVA，形成增透膜，拥有不导电，防水功能，然而这也是漏电流很重要的通道，醋酸乙烯在树脂EVA中的含量可以改变EVA材料的透光性，耐热度，强度，所以当醋酸乙烯在树脂EVA中的含量变高，弹性，柔软度，透光性也随之提高，导电性也随之提高，容易产生水解。而当醋酸乙烯在树脂EVA中的含量越低，弹性，柔软度，透光度随之降低，导电性也会降低。在非常高的温度和非常潮湿的环境中，EVA材料会发生变化，酯键水解产生自由运动时，醋酸在玻璃中，在玻璃表面反应，钠离子由此形成。此时外加电场施加作用，钠离子在外加电场的作用下由玻璃表面慢慢移动到增透膜上，由此产生PID效应[4]。
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图21 PID效应产生原理
2.3 PID效应的危害
PID效应的危害在于它使太阳能电池组件的发电效率降低，使太阳能电池板发生钝化。光伏组件与接地铝边框之间的电压使光伏组件的性能大大衰减。太阳能电池板表面由于大量电子的聚集，导致太阳能组件表面钝化更严重，填充因子，光伏组件的开路电压、短路电流变小，降低了光伏电站的输出效率，降低发电厂和太阳能电站的发电量，使光伏电站的效益现在的结果是大大降低，远远低于最初的设计目标。
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