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组件LeTID的前世、今生和将来

近年来发现的组件光热诱导衰减现象(LeTID)成为当下组件技术人员的新关注。目前在电站现场观察到高达7%的衰减率。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。

正如多年前的PID测试序列一样,最终形成一个统一的IEC规范可能有好几年时间。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。

1.LeTID定义

LeTID是光伏组件功率衰减的一种形式,具有几个独特的特点:

LeTID通常影响最新的电池技术,如PERC、PERT,不管是单晶或多晶,对传统电池技术的功率衰减影响较小;

目前实验室研究发现组件LeTID衰减率能高达10%;

当电池发电达到高温(超过50°C)时更容易发生;

衰减最终稳定,效率或能恢复,但恢复速度不同,恢复机理不清楚;

2.LeTID测试的重要性

LeTID常常发生在新型电池技术如PERC、PERT等,这些技术近年来正在成为行业主导技术。据统计,PERC电池现在占据了全球市场的40%以上,预计其市场份额还将大幅增长

对于光伏电站投资者和所有者来说,任何不确定的因素都可能造成其投资收益损失,更何况现在全球光伏电站都在去补贴,留给光伏的收益空间已经很窄。对于投资商、保险机构、业主、采购方都需要一种能被承认的测试结果来规避LeTID的电池衰减风险。

这种风险规避,和十年前对PID的担心、对组件耐久性的担心是一样的。经过多年的试错和经验积累,行业对PID、组件及辅材耐久性已经有很好的认识,如今对于新出现的LeTID,自然需要研究机构权威的分析结果。

作为分析结果的衰减率数据,对于精确的电站发电性能建模至关重要。如果没有经过充分验证的第三方数据,工程师只能用最保守的估计来判断LeTID对发电量的影响,这对于项目价值评估和可行性分析是极为不利的。

3.户外LeTID情况

不少独立研究都报道了户外LeTID的存在,尽管公开的电站衰减数据有限,但是众多研究表明,新型技术组件在炎热气候条件下衰减增加。高功率组件带来更高的组件工作温度,也能影响到LeTID的发生。目前已有报道称:

安装在塞浦路斯的光伏组件三年内的发电损失为7%;

同样的组件安装在德国有2.5%的发电损失。

4.LeTID与LID比较

LeTID与大家熟知的LID有何区别?相同之处是两者都是经光辐照之后产生,但其衰减模式是完全不同的。

5.LeTID测试方法

关于LeTID的测试方法不少研究机构都有报道,其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。最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。

6.LeTID的测试结果示例

LeTID测试过程模拟得不好,会导致其它衰减的发生,因而衰减率更高。在前述测试条件下,一些机构的测试结果示例如下:

组件LeTID的前世、今生和将来
图:LeTID测试前后的组件功率衰减

组件LeTID的前世、今生和将来
(右图中电池片发黑说明了经过测试后的电池片变化)

7.关于LeTID的更多工作

不少公司对LeTID已经开展深入的研究,新南威尔士大学(Universityof New South Wales,简称 UNSW) 2018年11月发布的一份研究报告显示,阿特斯基于黑硅和多晶PERC技术的P4组件的开路电压(Voc)在166小时的辐照、75°C测试条件下,只有0.3%的衰减。这个测试结果佐证了阿特斯P4组件优异的抗LeTID衰减性能。据悉阿特斯已经累计交付超过2.6吉瓦抗LeTID高效PERC组件。

但光伏行业对于一个新衰减机理的认识、新测试序列的定义和新标准的起草非常慎重,一方面是因为这个行业很新,没有太多的应用数据和实践,另一方面这个行业需要更多的数据来解释。通常在标准草案出来之前,不少第三方测试机构已经在开展业务并积累经验。目前关于LeTID的测试方法和标准草案已经在准备,TÜV南德、CSA、CQC、天合、阿特斯以及一些电池供应商都已经在参与。

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