科普：想要光伏电池组件功率提高，哪些因素是关键

 

　　一、光伏组件的温度特性

 

　　光伏组件一般有3个温度系数：开路电压、短路电流、峰值功率。当温度升高时，光伏组件的输出功率会下降。市场主流晶硅光伏组件的峰值温度系数大概在-0.38~0.44%/℃之间，即温度每升高一度，光伏组件的发电量降低0.38%左右。而薄膜太阳能电池温度系数会好很多，如铜铟镓硒（CIGS）的温度系数仅为-0.1~0.3%，碲化镉（CdTe）温度系数约为-0.25%，均优于晶硅电池。

 

　　上图是模拟5-85℃下，同一块晶硅太阳能电池的的电流、电压、功率输出曲线（模拟数据仅供参考）。我们可以看到一个有趣的现象，即随着温度的升高，短路电流几乎不变，开路电压降低。从而说明环境温度直接会影响光伏组件的输出电压。

 

　　上面是模拟数据结果，可以看到，运行温度在85℃时，效率比标准温度25℃时降低了22%。说明了在实际使用过程中，降低环境温度、增加组件通风散热是非常重要的。

 

　　二、老化衰减

 

　　在光伏组件长期应用中，会出现缓慢的功率衰减。第一年的衰减最大值约3%，后面24年每年衰减率约0.7%。由此计算，25年后的光伏组件实际功率仍可达到初始功率的80%左右。

 

　　老化衰减主要原因有两类：

 

　　1）电池本身老化造成的衰减，主要受电池类型和电池生产工艺影响。

 

　　2）封装材料老化造成的衰减，主要受组件生产工艺、封装材料以及使用地的环境影响。紫外线照射是导致主材性能退化的重要原因。紫外线的长期照射，使得EVA及背板（TPE结构）发生老化变黄现象，导致组件透过率下降，从而引起功率下降。除此之外，开裂、热斑、风沙磨损等都是加速组件功率衰减的常见因素。

 

　　这就要求组件厂商在选择EVA及背板时，必须严格把关，以减小因辅材老化引起的组件功率衰减。

 

　　三、组件初始光致衰减

 

　　光伏组件初始的光致衰减，即光伏组件输出功率在刚开始使用的最初几天内发生较大幅度的下降，但随后趋于稳定。不同种类电池的光致衰减程度不同：

 

　　P型（硼掺杂）晶硅（单晶/多晶）硅片中，光照或电流注入导致硅片中形成硼氧复合体，降低了少子寿命，从而使得部分光生载流子复合，降低了电池效率，造成光致衰减。

 

　　而非晶硅太阳能电池在最初使用的半年时间内，光电转换效率会大幅下降，最终稳定在初始转换效率的70%～85%左右。

 

　　对于HIT及CIGS太阳能电池，则几乎没有光致衰减。

 

　　四、灰尘、雨水遮挡

 

　　大型光伏电站一般建设在戈壁地区，风沙较大，降水很少，同时清理的频率不会太高，长久使用后，可造成效率损失约8%。

 

　　五、组件串联不匹配

 

　　光伏组件串联不匹配，可以用木桶效应来形象的解释。木桶的盛水量，被最短的木板限制；而光伏组件输出电流，被串联组件中最低的电流限制。而实际上组件之间多少都会存在一定的功率偏差，因此组件失配多少都会造成一定的功率损失。

 

　　以上五点是影响光伏电池组件最大输出功率的主要因素，且会造成长期的功率损失，所以，光伏电站后期运维十分重要，可有效降低故障所带来的效益损失。