浅谈光伏组件的PID现象和解决方案
PID效应及解决方案
PID效应及解决方案一、什么是PID?PID (Potential Induced Degradation) Test为电位诱发衰减测试，也称之为System Voltage Durability Test。
PID最早是Sunpower在2005年发现的。
组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc、Voc降低，是组件性能低于设计标准。
在2010年，NREL 和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有 PID的风险。
二、造成PID的原因：1、外部可能的原因：光伏组件在野外环境中的实际情况和大量研究都表明了：在高温、潮湿和由于光伏逆变器阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退。
2、内部可能的原因：①系统方面----逆变器接地方式和组件在阵列中的位置决定了电池片和组件是受到正偏压或者负偏压，实际电站运行情况和研究结果表明：如果阵列中间一块组件和逆变器负极输出端之间的所有组件出于负偏压下，则越靠近福输出端的组件的PID现象越明显。
而在中间一块组件和逆变器正极输出端之间的所有组件出于正偏压下，PID现象不明显。
②组件方面----环境条件如温湿度使电池片和接地边框之间形成漏电流。
封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道。
导致产生PID现象③电池方面----电池片由于掺杂不均匀导致方块电阻不均匀；优化电池效率而采取的增加方块电阻会使电池片更容易衰减，导致容易发生PID现象。
三、解决方案：1、系统安装时，可以采用串联组件的负极接地或是在晚间对组件和大地之间施加正电压。
2、对组件而言，由于湿度是PID现象产生的因素之一，所以封装的方式也非常关键。
所以在背板、硅胶方面提出了新的要求，以期降低水气进入组件的程度，降低PID产生的因数；新技术，使用玻璃代替背板（双波组件），是抗PID效应的最佳选择。
光伏组件的pid效应
光伏组件的pid效应摘要：1.光伏组件与PID效应简介2.PID效应的成因与影响3.检测与应对PID效应的方法4.预防和解决PID效应的策略正文：光伏组件是太阳能发电系统的重要组成部分，其性能直接影响着整个系统的发电效率。
而在光伏组件的使用过程中，一种被称为PID（电势诱导衰减）效应的现象会对其性能产生影响。
本文将详细介绍光伏组件的PID效应，分析其成因、影响，并提供检测和应对的方法。
光伏组件的PID效应，是指在长期高电压工作环境下，组件中的盖板玻璃、封装材料、边框之间可能存在的漏电流。
这种漏电流会导致大量电荷在电池片表面聚集，进而恶化电池片表面的钝化效果。
这种情况会进而影响到组件的填充因子、短路电流、开路电压等性能参数，从而导致组件性能低于设计标准。
PID效应的成因主要在于组件长期在高电压环境下工作，使得玻璃、封装材料之间存在漏电流。
这种漏电流在组件中累积，导致电荷在电池片表面聚集，进而引发钝化效果的恶化。
这种现象可能会导致组件性能的严重退化，甚至会使组件功率衰减超过50%，而从组件外观上却看不出任何缺陷。
为了检测和应对PID效应，首先需要对其进行准确的检测。
目前，业界已经有一些成熟的检测方法，如通过负偏压测试法、电学测试法等。
一旦发现组件存在PID效应，应采取相应的应对措施。
预防和解决PID效应的策略主要包括以下几点：1.优化组件设计：通过改进组件结构，减少高电压环境下漏电流的产生，从而降低PID效应的风险。
2.选用优质材料：采用高品质的盖板玻璃、封装材料等，以降低漏电流产生的可能性。
3.加强组件质量检测：在组件生产过程中，加强对各项性能指标的检测，确保组件质量达到标准。
4.定期检查与维护：对已投入使用的组件进行定期检查，发现问题及时处理，以避免PID效应的发展。
总之，光伏组件的PID效应对其性能具有显著影响。
通过了解其成因、检测方法和应对策略，可以有效降低PID效应的风险，提高光伏组件的发电效率。
浅析p型PERC双面双玻光伏组件PID现象
的光伏组件，还是使用 POE 封装的光伏组件，
其正、背面衰减率均在 5% 以内，甚至衰减率低
于负偏压 96 h 测试。
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00 厂家 1(POE)
厂家 2(POE)
厂家 3(EVA)
正面
背面
图 3 +1500 V PID 测试后衰减对比图
3 结果讨论 3.1 使用 EVA 封装的光伏组件在负偏压情况下， 正、背面 PID 现象均明显
使用 EVA 封装的 p 型 PERC 双面双玻光伏 组件在负偏压情况下，正、背面 PID 现象均较明 显。导致此种情况产生的原因可能为：在高温高 湿情况下，EVA 易水解，水解会产生醋酸根离 子 [3]，Na+ 会结合醋酸根离子，从而穿过 EVA 到 达电池片表面，影响电池片表面的电荷分布。 3.2 使用 POE 封装的光伏组件在负偏压情况下， 背面更易出现 PID 现象
1pid的定义pid效应potentialinduceddegradation又称电势诱导衰减是指当光伏组件的电极与边框之间存在较高的偏置电压时玻璃中的na出现离子迁移附着在电池片表面从而造成光伏组通过在双85测试条件下对光伏组件分别施加1500v电压分析p型perc双面双玻光伏组件的pid现象发现p型perc双面双玻光伏组件在负偏压下更易发生pid现象且背面pid现象较严重
件功率下降的现象 [1]。
2 p 型 P E R C 双面双玻光伏组件的 P I D 现象 分析 2.1 实际电站中的 PID 现象
光伏组件在系统中的阵列排布和偏压如图 1 所示。因为每块光伏组件边框都是接地的，会造 成单个组件和边框之间形成偏置电压，所以，越 靠近负极输出端的光伏组件，承受负偏压现象越 明显。
光伏pid效应
光伏pid效应光伏PID(极化感应漂移)效应是对光伏电池在长时间运行中出现的一种性能衰减现象的描述。
PID效应会使光伏电池的输出功率和效率减少，对光伏电站的整体发电效果产生负面影响。
本文将深入探讨光伏PID效应的原因、影响以及一些预防和修复的方法。
光伏PID效应是指光伏电池在正负极之间形成的电场会导致电荷极化差异，从而引起漂移效应。
这种漂移效应会导致电池内的正负离子重新分布，改变电荷密度分布和电位差，进而影响光伏电池的输出电流和电压。
光伏PID效应通常在高湿度和高温环境下更容易发生，其原因主要有以下几个方面：1.静电感应：湿度环境中的静电会导致电荷沉积在电池表面，改变电池内部的电位分布。
2.湿度引起的离子迁移：高湿度环境中，气体中的水分子会进入电池内部，从而引起离子迁移。
这些离子在电场作用下会产生电流，进一步导致光伏电池的性能衰减。
3.渗透效应：高温环境中，湿度的增加会导致电池内部的渗透效应，使得离子更容易穿过电池的电解质层或界面层。
光伏PID效应对光伏电池的性能有较大的影响。
它会导致光伏电池的输出电流和电压降低，功率和效率下降。
实际上，一些实验结果显示，光伏PID效应在恶劣条件下可能导致功率降低高达30%以上。
这将直接影响光伏电站的经济效益和环境效益。
为了解决光伏PID效应带来的问题，一些预防和修复方法已经得到了广泛的研究和应用：1.设计防护措施：在光伏电池的设计中，可以采用一些措施来减少湿度和温度对电池性能的影响。
例如，可以在电池的表面添加防湿和防渗透的涂层，或者采用特殊结构设计来提高电池的耐湿度和耐渗透性能。
2.温度控制：通过控制光伏电站的温度，可以减少湿度对电池性能的影响。
尽量避免光伏电池过热，可以通过散热系统、遮阳等方法来降低电池温度。
3.施加负电压：一些研究表明，施加适当的负电压可以减缓光伏PID效应的发生和发展。
这种方法需要根据具体情况进行调整，以避免过大的电压对光伏电池造成损害。
PID效应及解决方案
PID效应及解决方案一、什么是PID?PID (Potential Induced Degradation) Test为电位诱发衰减测试，也称之为System Voltage Durability Test。
PID最早是Sunpower在2005年发现的。
组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc、Voc降低，是组件性能低于设计标准。
在2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有PID的风险。
二、造成PID的原因：1、外部可能的原因：光伏组件在野外环境中的实际情况和大量研究都表明了：在高温、潮湿和由于光伏逆变器阵列接地方式引起的光伏组件严重的腐蚀和衰退。
2、内部可能的原因：①系统方面----逆变器接地方式和组件在阵列中的位置决定了电池片和组件是受到正偏压或者负偏压，实际电站运行情况和研究结果表明：如果阵列中间一块组件和逆变器负极输出端之间的所有组件出于负偏压下，则越靠近福输出端的组件的PID现象越明显。
而在中间一块组件和逆变器正极输出端之间的所有组件出于正偏压下，PID现象不明显。
②组件方面----环境条件如温湿度使电池片和接地边框之间形成漏电流。
封装材料、背板、玻璃和边框之间形成了漏电流通道。
导致产生PID现象③电池方面----电池片由于掺杂不均匀导致方块电阻不均匀；优化电池效率而采取的增加方块电阻会使电池片更容易衰减，导致容易发生PID现象。
三、解决方案：1、系统安装时，可以采用串联组件的负极接地或是在晚间对组件和大地之间施加正电压。
2、对组件而言，由于湿度是PID现象产生的因素之一，所以封装的方式也非常关键。
所以在背板、硅胶方面提出了新的要求，以期降低水气进入组件的程度，降低PID产生的因数；新技术，使用玻璃代替背板（双波组件），是抗PID效应的最佳选择。
光伏pid效应
光伏pid效应
光伏PID效应（Photovoltaic Potential-Induced Degradation）是指在光伏电池或光伏模块中由电压潜伏引起的性能退化现象。
这种现象主要出现在太阳能光伏系统中，特别是在高温和高湿度环境下。
当太阳能光伏电池板使用时，会产生一定的电场。
在一些条件下，包括高温、高电压偏置和湿度等，电场会导致电荷迁移和离子迁移，进而引起光伏电池及其连接器件性能的退化。
光伏PID效应对光伏电池板性能的影响主要包括以下几个方面：
功率损失：光伏PID效应可导致光伏电池板的输出功率降低，从而降低光电转换效率。
开路电压降低：PID效应可能导致光伏电池板开路电压的下降，影响整个系统的稳定性和性能。
绝缘性能减弱：PID效应会导致光伏电池板的绝缘性能减弱，增加电流泄漏风险。
降低寿命：PID效应可能引起光伏电池板寿命的缩短，使其在使用寿命内输出功率降低。
为了抑制光伏PID效应，可以采取以下措施：
选择高品质组件：选用具有较好的PID抗性能力的光伏电池板和组件。
降低温度和湿度：通过散热和通风等方式，降低光伏系统的温度和湿度。
正确的接地和绝缘：采取正确的接地和绝缘措施，减少漏电和电流泄漏风险。
PID修复器：使用PID修复器设备，可以通过反向偏置电压恢复电池板的性能。
需要注意的是，光伏PID效应并非所有太阳能光伏系统都会遇到，它主要取决于
系统环境、光伏电池板材料和质量等因素。
定期检查和维护光伏系统可以帮助及时发现和解决潜在的PID问题。
光伏电站pid(电势诱导衰减)效应解决方法研究
光伏电站pid(电势诱导衰减)效应解决方法研究近年来，随着太阳能光伏发电技术的快速发展，光伏电站的建设和运营成为了热门话题。
然而，在实际运行中，人们逐渐发现光伏电站存在一个普遍的问题，那就是PID效应，即电势诱导衰减效应。
PID效应的出现会大大降低光伏组件的发电效率，影响光伏电站的长期运行。
对于PID效应的解决方法研究成为了当前光伏领域中的一个热点问题。
让我们来深入了解一下PID效应是什么？PID，即电势诱导衰减（Potential Induced Degradation），是指光伏组件在特定条件下在负载电压作用下，表现出功率下降。
主要原因是在逆变器和接地之间形成了一个电位差，导致了电场的形成，从而引发了PID效应。
在实际应用中，PID效应会导致光伏组件的发电效率下降，严重影响光伏电站的发电量和经济效益。
针对PID效应，目前已经有了一些解决方法和研究成果，下面我们将从多个角度来讨论解决PID效应的方法。
1. 结构优化：对于光伏组件的结构进行优化是解决PID效应的一种重要途径。
采用双玻璃封装的光伏组件能够有效降低PID效应的发生，因为双玻璃封装可以阻止湿气和盐雾等物质的渗透，从而减少PID效应的发生。
通过改变电池片的结构设计，增加玻璃、背板和灌封胶的附着力，也可以有效降低PID效应的发生。
2. 地面电位均衡系统：在光伏电站设计中，地面电位均衡系统的应用可以有效减少PID效应的发生。
地面电位均衡系统可以消除组件电势之间的差异，改善组件间的电场分布，从而减少PID效应的影响。
通过在设计阶段合理设置地面电位均衡系统，可以降低PID效应并提高光伏组件的发电效率。
3. 逆变器优化：逆变器在光伏电站中扮演着重要角色，逆变器的参数设置和优化可以对PID效应产生影响。
通过合理设置逆变器的电压、频率和功率因数等参数，可以减小地面与极间的电压差，从而减少PID效应的发生。
逆变器的绝缘设计和材料选择也可以对PID效应产生影响，应选择耐高温、抗紫外线等特性的材料，以减少PID效应的发生。
PID效应的成因和解决方案
1.1 PID效应的发现和成因PID效应（Potential Induced Degradation）全称为电势诱导衰减。
PID直接危害就是大量电荷聚集在电池片表面，使电池表面的钝化效，从而导致电池片的填充因子、开路电压、短路电流降低，电池组件功率衰减。
2005年Sun power公司就发现晶硅N型电池在组件中施加正高压后存在PID现象。
2008年，Ever green公司报道了P型电池组件的PID效应。
但是目前还没有明确的证据能够证明一个工作了五年的光伏电站，组件的输出功率骤降就是因为PID效应引起的。
不过近年光伏行业对电池组件的PID效应还是引起了足够的重视。
德国测试企业TUV发布了他们的建议标准：TC82标准化(82/685 / NP) 温度、湿度、偏置电压、导体,上述参数测试的主要环境数据。
目前光伏行业比较认可的认可的一种PID效应成因是：随着光伏系统大规模应用，系统电压越来愈高，电池组件往往20-22块串联才能达到逆变器的MPPT工作电压。
这就导致了很高的开路电压和工作电压.STC环境下300WP 的72片电池组件为例，20串电池组件的开路电压高达860V，工作电压为720V.由于防雷工程的需要，一般组件的铝合金边框都要求接地，这样在电池片和铝框之间就形成了接近1000V的直流高压。
电池组件在封装的层压过程中，分为5层。
从外到内为：玻璃、EVA、电池片、EVA、背板。
由于EVA材料不可能做到100%的绝缘，特别是在潮湿环境下水气通过作为封边用途的硅胶或背板进入组件内部。
EVA的酯键在遇到水后按下面的过程发生分解，产生可以自由移动的醋酸。
醋酸和玻璃表面碱反应后，产生了钠离子。
钠离子在外加电场的作用下向电池片表面移动并富集到减反层而导致PID现象的产生（图1-1为PID效应产生的原理图）。
图1-1文献[2]中提到了一个化学现象。
已经衰减的电池组件在100℃左右的温度下烘干100小时以后,由PID引起的衰减现象消失了。
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浅谈光伏组件的PID现象和解决方案
摘要：PID最早是Sunpower在2005年发现的。
组件长期在高电压作用下使得玻璃、封装材料之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片表面，使得电池片表面的钝化效果恶化，导致FF、Isc、Voc降低，使组件性能低于设计标准。
在2010年，NREL和Solon证实了无论组件采用何种技术的p型晶硅电池片，组件在负偏压下都有PID的风险。
关键词：光伏组件；PID现象；解决方案
1PID效应的危害和测试方法
1.1PID效应的危害
PID的作用使PN结中的电子器件受到越来越多的损坏，电池模块的输出功率损失很大，这使得电池模块的填充因子（FF）开路电压和短路容量降低。
在实际工作中，PID实用程序的生成不仅会降低太阳能电站的功率，还会继续降低发电容量。
最高可达50%或更高，降低了太阳能发电厂的盈利能力。
1.2PID测试标准
电致发光成像技术（通常称为“El”）是一种操纵和测试太阳能电池控制面板潜在缺陷的方法。
检测应在暗室中进行。
直流电源的正极加载到晶体硅太阳能电池板的正极，并引入不平衡自由电子。
借助于从扩散区域引入的许多不平衡自由电子，电池板被连续复合照明，释放光量子。
面对电池板的CCD摄像机捕捉到该光量子，该光量子经室外电子计算机求解后以图像形式呈现。
图像的色度与少数载流子扩散的长度和电池的电流强度呈正相关。
当图像变暗时，意味着少数载流子扩散越来越短，表明电池模块中存在缺陷。
1.3PID现象的修复方法
1.3.1集中式逆变器负极接地
在使用500kW以上逆变器的中国地面电站中，采用集中式逆变器负极接地的
方法来处理PID损耗。
太阳能组件根据直流电缆接收直流电流收集箱，然后根据
直流电缆连接逆变器并将其转换为交流电流。
最后，保护降压变压器根据交流电
缆投入运行，并在负极接地。
做好绝缘层，并在逆变器内部结构中进行直流对地
故障测试。
当检测到公共接地故障时，将切断公共故障电流，发出公共故障警告
数据信号，并切断和关闭具有公共接地故障的蓄电池部件。
集中式逆变器系统软
件常用于大中型公路电站和戈壁电站。
1.3.2组串式逆变器并联后负极接地
分布式架构中也存在PID现象，负接地也适用于处理PID损耗。
太阳能模块
根据直流电缆连接到串联逆变器，然后根据交流电缆连接到交流汇流箱。
根据交
流电缆降压变压器的运行情况，进行了现场接地。
1.3.3PID夜间补偿法
已建光伏电站产生PID现象，上述2种方法不适用。
仅阻塞PID现象的进一
步加深不能修复元件的输出功率。
正因为如此，形状记忆合金企业发布了晚间返
修补偿金。
各种元素的存在会对电池中PN结的导电正离子造成大量损坏，从而
导致电池模块的发电容量显著降低。
夜间，增加组件和地面之间的正工作电压（1000V），使在光天化日下从PN结流出的导电正离子返回到PN结，然后修复
电池模块的发电容量。
这种方法是一种预防措施，不能用于防止潜在的PID现象。
2光伏组件反PID效应技术的应用
目前行业内对光伏组件反PID效应技术总体思路为：一是光伏组件电池片原
材料及生产工艺预防原则，在光伏组件生产制造时通过调整PECVD工序的技术参数，减少对硅片表面氧化层的等离子体轰击预清洗增加减反射膜的电阻；通过调
整Si/N的比例，以提高电池片的钝化效果和折射率；选择绝缘性能的封装材料；优化EVA封装材料中醋酸乙烯酯的含量。
二是逆变器侧预防原则，集中式与组串
式逆变器均可采用负极虚拟接地方案来抑制组件PID。
三是PID效应可逆修复原则，利用光伏组件PID的可逆性原理，在夜间逆变器停止工作时段内，利用单独
的直流源对电池板施加反向电压，修复白天发生PID现象的电池板。
其中前两种
原则属于事前预防方案，后一种原则属于“事后治疗”的被动方案。
2.1光伏组件方面
通过分析，光伏组件PID效应的主要原因是：水汽进入；水使EVA水解生成
乙酸；醋酸与沉淀在玻璃表面的碱反应，生成可以自由移动的钠离子；钠离子在
电场的作用下移动到电池表面。
从这一分析中，PID效应也与光伏组件本身有关。
该技术只能用于新型光伏组件的生产过程中，以改善电池原材料的加工和生产过程。
目前，所有光伏组件制造商在生产新组件时都选择了上述技术方案，但对于
已经生产并投入运行的光伏组件，该技术不再用于防止PID效应。
2.2负极接地
光伏模块或逆变器的负极通过电阻或保险丝直接接地，使电池板负极对地和
接地金属框架的电压保持在等电位水平，消除负偏压。
该方案主要用于集中式逆
变器。
经测试，该技术方案可以防止PID效应，但逆变器具有直流侧电缆绝缘监测
保护。
如果逆变器的负极通过电阻或保险丝直接接地，则逆变器负极电缆的绝缘
电阻将降低，导致逆变器直流侧绝缘低的误报。
如果电缆中存在真实的接地故障，则不容易发现，并且存在设备运行的安全隐患。
因此，不推荐本技术方案。
2.3夜间防PID维修
利用分量PID的可逆原理，在逆变器夜间停止工作期间，使用单独的直流电
源向电池板施加反向电压，以修复白天出现PID现象的电池板。
该方案需要为每
个逆变器增加一个额外的直流电源，这很昂贵，并且只有在逆变器不工作时才对
电池板进行维修，这属于“后处理”的无源方案。
在本项目中，使用上海海之威环保科技有限公司有限公司生产的antipid系
列PID恢复设备将antipid连接到逆变器的直流侧。
当夜间没有发电时，进行反PID修复。
现场启动电压设置为30V，即光伏组件串电压夜间降至30V时进行维
修，停止电压为60V，即光伏组件串电压早上升至60V时停止维修，不影响太阳
能电站的正常发电。
使用该方案，每月定期通过IV功率测试仪和El图像测试仪测试修复效果。
经测试，初期修复效果轻微，随着时间的推移，修复效果越来越不明显。
同时，
还发现修复效果与季节有关。
夏季高温期修复效果明显，冬季修复效果不明显。
相反，PID效应加剧，即使用该方案的修复具有可逆现象。
3技术方案实施
PID效应防护修复原则。
利用PID保护修复装置，在逆变器白天运行发电时，辅助电源工作，可实时控制PV（对地电压），确保负极与地电势相等或略高于地
电势，有效抑制组件的PID效应。
夜间达到启动电压时进行反PID修复，这样预
防与修复同步进行会达到预期较好的修复效果。
根据现场测试，逆变器工作电压约为大部分在650V的Vmppt电压下工作，
选择PID恢复装置预防修复电压为800V，白天PID恢复装置实时监控逆变器的工
作电压以及工作情况，PID恢复装置依据当前逆变器的工作情况，发出指令使设
备输出800V电压将GND与PV+间电压钳于800V，白天逆变器工作的Vpv在650V，组件的PV-对地不产生负压，阻止组件在白天运行时产生PID，从而起到预防作用。
PID恢复装置会持续实时监控逆变器的工作情况，夜间待逆变器待机后发出
指令使设备输出修复电压，对组件之前积累的PID进行修复，预防加修复，双管
齐下，以达到更快的组件PID修复。
结论
PID恢复装置持续实时监控逆变器的工作情况，夜间待逆变器待机后发出指
令使设备输出修复电压，对组件之前积累的PID进行修复，预防加修复，双管齐下，以达到更快的组件PID修复。
通过PID效应防护修复技术实施，修复后的光
伏组件经EL图像测试，发现失效电池片有明显的改善（四周基本无黑片组件）。
通过PID效应防护修复技术实施，光伏组件平均功率提升41.29W，效率提升
22.05%。
而使用夜间PID效应修复技术平均功率只提升11.01W，效率提升5.88%，即该创新技术同比常规夜间PID效应修复技术修复效率可提升16.17%。
针对光伏
组件常见的PID效应问题，已解决实际某光伏项目光伏组件PID效应问题，创新并应用了PID效应防护修复技术，可在其他项目推广使用。
参考文献：
[1]张喆，徐亮.PID效应的原因和解决办法[J].科技研究，2014(24):33-34.
[2]曹培亮.浅谈晶体硅太阳电池组件PID效应[J].科技风，2019(14):1.。