CN103137730B - 避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法和结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法，用于光伏系统，光伏系统包括由晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，各汇流箱的正极输出端并接后与逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与逆变器的负极输入端连接，当光伏系统有电输出时，将光伏系统的正、负极开路；当光伏系统无电输出时，将光伏系统的正、负极短接。还涉及一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的结构，在逆变器的正负极输入端之间或至少一个汇流箱的正负极输出端之间设置开关控制器。本发明简单易实现，成本低，可以有效避免和消除PID现象，提高光伏系统的利用率和光伏电站的安全。

Description

避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法和结构
技术领域
本发明涉及晶体硅光伏组件的制造领域，特别涉及一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法和结构。
背景技术
PID现象是指组件在使用过程中，尤其是在高温多湿环境下，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流经太阳能电池单元，出现的组件光伏性能持续衰减的现象，这是太阳能电池组件特有的现象。造成此类衰减的机理是多方面的，例如在高电压的作用下，组件电池的封装材料、组件上表面层及下表面层的材料中出现离子迁移现象；电池中出现的热载流子现象；电荷的再分离消减了电池的活性层的性能；相关的电路被腐蚀等。
根据实验室和电站实地考察，发生PID效应的主要影响因子有：①组件环境湿度，湿度越大，PID效应越明显；②系统电压，系统电压越大，PID越明显；③环境温度，温度越高，PID效应越明显；④封装材料；⑤组件使用时间；⑥组件表面的状况，例如导电性。
PID效应会导致组件功率衰减，性能降低，进而影响整个系统的发电能力和总输出功率。在电站实际运行中发现，光伏发电系统的系统电压对组件有持续的PID作用，严重时会导致功率衰减50%以上，直接影响电站的实际发电量和投资者的收益。目前光伏电站在安装组件时，一般将一定数量的组件串联为一组。由于组件受PID效应的影响，对于P型硅电池组件，串接组件的负极侧比正极侧的PID强度要高，即在负极端的组件受PID影响功率衰减最厉害。对于N型电池，目前还没有发现PID效应。
针对这种现象，各厂家为减缓和消除PID效应提出了各种方案，主要的方法有如下几种：
①负极接地：汇流箱或是逆变器的负极端接地。由于光伏发电系统的特殊性，目前，光伏发电中光伏并网逆变器直流系统段一般采用浮地（不接地）系统，即直流供电系统段的正极、负极均不接地。一旦负极接地，除了因为通过柜体导致回流，还可以从地返回，这样会使杂散电流增大；若发生正极接地，就会对人身安全造成严重威胁，未接地直流系统上的接地故障也可以引起电源损坏和现场损坏，严重时会影响并网系统的正常运行。并且由于太阳能电池组件放于屋顶或空旷的野外环境，极易受雷击而使系统产生极端的电涌电压，虽设计防雷器等器件但也不能完全避免高电压的产生，瞬间的高电压将对长期运行的直流系统的绝缘造成巨大的潜在危险，从而会造成正极或负极侧的系统接地，一旦系统接地将给整个发电系统造成发生事故的隐患。
②正负极对换：在串接的组件当中，将正极侧和负极侧组件对换，可以有效降低PID效应，如中国专利201110460800.8《太阳能组件功率衰减恢复方法》、201120573837.7《手动太阳能组件功率衰减防治模块》和201120573995.2《自动太阳能组件功率衰减防治模块》。缺陷：耗时耗力太多。对于一个大系统，安装成本高，并且，由于该工作有一定的技术的含量，需要具备一定光伏知识的工程师来完成，这更增加安装成本。
③封装材料：提高封装材料（通常为EVA或玻璃）的体电阻，减少漏电流，降低PID强度。缺陷：提高封装材料的体电阻需往封装材料内施加一定的添加剂，而这些添加剂的耐久性和失效性难以确定，有可能随时间的延长，体电阻减低，而使降低PID强度失效。
④调整电池片工艺：提高电池片正表面减反膜（一般为氮化硅）的折射率，可有效减少PID效应。缺陷：减反膜的折射率会影响电池片表面的反射率，从而影响电池片的效率。目前各电池片生产厂家在硅片上镀的氮化硅折射率范围为2.05～2.12，若在此基础上增大氮化硅的折射率会降低电池片的效率，电池片生产厂商对该方案是无法接受的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中，减缓和消除PID效应的方法不理想的不足，本发明提供一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法和结构，避免或降低PID现象，提高光伏系统的转换效率和光伏电站的安全性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法，用于光伏系统，所述光伏系统包括由所述晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，所述各汇流箱的正极输出端并接后与所述逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与所述逆变器的负极输入端连接，当光伏系统正常工作时，将所述光伏系统的正、负极开路；需对光伏组件进行功率衰减恢复时，将所述光伏系统的正、负极短接。
考虑到太阳能发电站的利益，可以在光伏系统无电输出时进行功率衰减的恢复，即当光伏系统正常工作时，将所述光伏系统的正、负极开路；当光伏系统无电输出时，将所述光伏系统的正、负极短接。
将所述光伏系统的正、负极开路的方法是将至少一个汇流箱的正负极输出端开路；将所述光伏系统的正、负极短接的方法是将至少一个汇流箱的正负极输出端短接。
一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的结构，用于光伏系统，所述光伏系统包括由所述晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，所述各汇流箱的正极输出端并接后与逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与逆变器的负极输入端连接，在逆变器的正负极输入端之间或至少一个汇流箱的正负极输出端之间设置开关控制器。当光伏系统有电输出时，所述开关控制器断开；需对光伏组件进行功率衰减恢复时，所述开关控制器闭合。
所述开关控制器为光控开关或定时开关。可以通过光照度或者时间来控制光伏系统正、负极的通断。
本领域技术人员一般是在实验室通过高温高湿高压的方法，先将PID效应明显表现出来，然后再想办法去恢复功率衰减，并且希望恢复得较快，现有技术中，这种测试PID效应的装置和方法很多。由于本发明中所述的将光伏系统的正、负极短接的方法恢复得较慢，基于这种惯性思维，本发明中所述的将光伏系统的正、负极短接的方法不被本领域技术人员采用。而发明人发现，在实际使用过程中，PID效应是一个缓慢的过程，本发明的方法是在PID效应表现出来之前就开始将光伏系统的正、负极短接，虽然恢复得较慢，但是每天都可以恢复，能有效避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发的衰减。
本发明的有益效果是，本发明的避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法和结构，简单易实现，且成本低，可以有效避免和消除PID现象，提高光伏系统的利用率和光伏电站的安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的结构最优实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法，用于光伏系统，所述光伏系统包括由所述晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，所述各汇流箱的正极输出端并接后与逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与逆变器的负极输入端连接，当光伏系统有电输出时，将逆变器的正负极输入端开路；当光伏系统无电输出时，将逆变器的正负极输出端短接。
如图1所示，本发明的避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的结构最优实施例的结构示意图。用于光伏系统，所述光伏系统包括由所述晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，所述各汇流箱的正极输出端并接后与逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与逆变器的负极输入端连接。由于在汇流箱内安装开关控制器最方便，因此，在其中一个汇流箱的正负极输出端之间设置开关控制器。当光伏系统有电输出时，所述开关控制器断开；当光伏系统无电输出时，所述开关控制器闭合。
所述开关控制器为光控开关。
经过实验证实该方案确实有效。实验的具体方法：对一块已经有PID效应缺陷的组件采取正负极短接一段时间后，组件功率有明显的提升。
本发明的最优实施例仅连接一个开关控制器，还可以在其他汇流箱的正负极输出端之间设置开关控制器，如图1所示的以虚线连接的开关控制器。图1为示意图，仅画出中间的汇流箱连接的光伏组件阵列，其余两个汇流箱连接的光伏组件阵列未画出。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法，用于光伏系统，所述光伏系统包括由所述晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，所述各汇流箱的正极输出端并接后与所述逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与所述逆变器的负极输入端连接，其特征在于：当光伏系统正常工作时，将所述光伏系统的正、负极开路；需对光伏组件进行功率衰减恢复时，将所述光伏系统的正、负极短接。
2.如权利要求1所述的避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法，其特征在于：当光伏系统正常工作时，将所述光伏系统的正、负极开路；当光伏系统无电输出时，将所述光伏系统的正、负极短接。
3.如权利要求1或2所述的避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的方法，其特征在于：将所述光伏系统的正、负极开路的方法是将至少一个汇流箱的正负极输出端开路；将所述光伏系统的正、负极短接的方法是将至少一个汇流箱的正负极输出端短接。
4.一种避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的结构，用于光伏系统，所述光伏系统包括由所述晶体硅光伏组件组成的光伏组件阵列、汇流箱和逆变器，每个光伏组件阵列均与一个汇流箱连接，所述各汇流箱的正极输出端并接后与逆变器的正极输入端连接，各汇流箱的负极输出端并接后与逆变器的负极输入端连接，其特征在于：在逆变器的正负极输入端之间或至少一个汇流箱的正负极输出端之间设置开关控制器。
5.如权利要求4所述的避免或降低晶体硅光伏组件电位诱发衰减的结构，其特征在于：所述开关控制器为光控开关或定时开关。
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