光伏组件衰减 专题报告

专题报告

一、光伏组件衰减概念及原因

1、光伏组件衰减概念

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，衰减率是其最直接的指标。

（1）光伏组件衰减率的定义

光伏组件衰减率是指光伏组件运行一段时间后，在标准测试条件下（AM1.5、组件温度25°C，辐照度1000W/m2）最大输出功率与投产运行初始最大输出功率的比值。

国能发新能〔2017〕32号《国家能源局 工业和信息化部 国家认监委 关于提高主要光伏产品技术指标并加强监管工作的通知》中明确指出：

（2）光伏组件衰减率的确定方法

可采用加速老化测试方法和实地比对验证方法确定组件衰减率。加速老化测试方法是利用环境试验箱模拟户外实际运行时的辐照度、温度、湿度等环境条件，并对相关参数进行加倍或加严控制，以实现较短时间内加速组件老化衰减的目的。加速老化测试完成后，要标准测试条件下，对试验组件进行功率测试，依据衰减率公式，判定得出光伏组件发电性能的衰减率。

实地比对方法是自组件投产运行之日起，根据项目装机容量抽取

足够数量的组件样品，由国家资质认定（CMA）的第三方检测实验室，按照GB/T 6495.1标准规定的方法，测试其初始最大输出功率后，与同批次生产的其他组件安装在同一环境下正常运行发电，运行之日起一年后再次测量其最大输出功率。将前后两次最大输出功率进行对比，依据衰减率计算公式，判定得出光伏组件发电性能的衰减率。

（3）光伏组件衰减的规律

实际上，光伏组件从制造出来后就一直处于衰减的状态，但在包装内未见光时衰减非常慢，一旦开始接受太阳光照射后，衰减会急剧加快，衰减一定比例后逐渐稳定下来，典型多晶硅和单晶硅组件衰减示意如图所示。

某多晶硅光伏组件25年功率衰减示意图

某单晶硅光伏组件25年功率衰减示意图

2、光伏组件衰减的原因

光伏组件衰减一般分为初始光致衰减、老化衰减、PID电势能诱导衰减及外界环境或破坏性因素导致的组件功率衰减。 （1）初始光致衰减

初始光致衰减产生的本质原因是太阳能电池收到光照后产生的硼氧复合体降低了载流子的寿命。掺硼晶硅中的替位硼和间隙氧在光照下激发形成的较深能级缺陷引起载流子复合和电池性能衰退，造成光伏组件在初始应用的几天输出功率发生较大的急剧性下降，但一段时间（一般2-3个月）后输出功率会逐渐稳定。

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。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。

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。

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。 （2）老化衰减

光伏组件长期应用中出现的、缓慢的衰减，可分为两类： 1）电池本身老化造成的衰减，主要受电池类型（单晶、多晶）和电池的生产工艺影响；

2）封装材料的老化造成的衰减，主要为EVA和背板两种材料的老化，衰减速度与组件应用环境相关。常见的开裂、外观变黄、风沙

磨损、热斑等都可加速组件功率衰减。使用湿热老化功能较强和耐紫外的背板和EVA材料，可降低组件的老化衰减。

（3）PID衰减

电位诱发衰减PID（Potential Induced Degradation）现象是指在高温多湿环境下，高电压流经太阳能电池单元便会导致输出功率下降的现象，是光伏电池所特有的现象。PID与环境因素、组件材料以及逆变器阵列接地方式等有关。PID效应会造成组件功率的明显下降。

这种衰减存在于组件内部电路和其接地金属边框之间的高电压会造成组件的功率衰减，还与玻璃、背板、EVA、温度、湿度和电压有关。

下图为PID效应的红外照片，PID效应严重的电池片发黑。

二、国家对于光伏组件的衰减率相关标准、要求

2018年，根据工信部印发《光伏制造行业规范条件（2018年本）》文件第二章第六项提出：多晶硅电池组件和单晶硅电池组件衰减率首年分别不高于2.5%和3%，后续每年不高于0.7%，25年内不高于20%；薄膜电池组件衰减率首年不高于5%，后续每年不高于0.4%，25年内不高于15%。

三、湖南省主要的光伏组件及衰减情况

根据第三方检测报告，选取以下三个市作为样本说明组件衰减情况，以下是主要市区的光伏组件衰减情况。

市名 序号 1 组件厂家 组件类型 平均衰减率 多晶 多晶 1.52 1.56 2.25 1.54 1.54 1.2 1.3 是否符合备注 国家标准 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 湖南红太阳 9 湖南红太阳 多晶 1.42 1.3 2.21 1.71 多晶 2.43 17 湖南红太阳 多晶 多晶 多晶 2.62 2.72 2.75 2.65% 1.33% 2.77% 4.73% 3.33% 不符合 不符合 不符合 不符合 符合 不符合 符合 不符合 2017.10 18 20 21 23 湖南星珂环保科技有限公司 湖南兴业太阳能科技有限公司 湖南华威太阳能高科技有限公司 多晶 多晶 多晶 龙焱能源科技（杭州）薄膜 有限公司 湖南红星新能源科技有限公司 天合光能股份有限公司 多晶 多晶 报告未见数 据，报告结论为合格 3.18% 3.17% 3.16% 2.39 2.69 2.38 2.56 不符合 不符合 不符合 符合 不符合 符合 不符合 符合 符合 不符合 不符合 符合 符合 无锡万德 多晶 多晶 多晶 20170614 20170630 20160223 20180929 20180929 20180928 20180929 湖南红太阳 多晶 多晶 多晶 湖南星珂环保科技有限公司 多晶 2.4% 2.36% 2.56% 2.72% 红太阳 多晶 多晶 1.86 1.66 1.55% 1.65% 多晶 湖南华威太阳能高科技有限公司 湖南红太阳 2.46 隆基绿能科技股份有限公司 湖南兴业太阳能科技有限公司 爱康 湖南兴业 晶科 多晶 2.41 2.89 单晶 多晶 多晶 多晶 1.19% 衰减率-0.56 衰减率-1.4 2.62% 2.45% 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 符合 20180926 20180817

结论：根据上述三个市的样本情况来看，大部分组件衰减情况符合国家标准，极少数组件不符合国家标准。

四、光伏扶贫电站发电能力低的原因

根据本次实地考察情况，除了光伏组件衰减原因，其它导致光伏扶贫电站发电能力低的主要原因如下：

（1）电站选址不佳

1）由于某些县/区地理环境的原因，一些电站建在四面环山的位置，光照条件差；

2）在某些较平坦地区，一些电站也存在被大片树林部分遮挡的现象。

（2）电站前期未请专业的设计公司

发现大多数光伏扶贫电站存在的问题，大部分是因为前期未请专业的设计公司导致的。主要存在的现象如下：

1）电站设计倾角不合适； 2）组件之间存在相互遮挡；

3）电站朝向不佳，未朝正南方向，导致光照利用率不高； 4）电站电气设计不合格，导致运行阶段出现跳闸现象，然后再花过长时间找原因和修整；

5）防雷接地不合格，导致电站被雷击；

6）电站未预留运维检修通道，导致电站检修运维不便。 上述现象都是因为电站前期未请专业设计公司，导致了电站后期发电能力低。

（3）无专业运维人员

1）电站出现异常现象时，未及时发现和修整；

2）电站管理不到位，导致组件积灰严重，电站内杂草太多； 3）组件清洗方法有误，存在踩在组件上清洗，用不合理工具清洗的现象，导致组件可能存在隐裂，缩短电站寿命。