組串式逆變器針對P型、N型光伏組件PID效應的解決方案

近期有客戶詢問關于PID效應的問題，希望了解PID效應原理以及P型、N型光伏組件PID機理和區別。

本期小課堂就為大家講解組串式逆變器針對P型、N型光伏組件PID效應的解決方案，希望能幫到大家。

PID效應(Potential Induced Degradation)，即電勢誘導功率衰減，是影響光伏組件長期穩定可靠的關鍵因素，導致發電量減少。因此要避免PID效應，讓光伏組件正常工作，維持正常發電性能。

PID效應的主要誘因

01

組件封裝工藝不良導致密封性下降，在潮濕環境中長期使用，水汽滲入組件，破壞絕緣層。EVA膠膜、玻璃和水汽發生反應，產生Na+。在電場作用下，Na+聚集到減反層，導致PID現象。

02

光伏系統直流電壓高，組串電壓一般在1000V以上，工作電壓約800V。此外，組件的鋁合金邊框需防雷接地，由于與電池片存在直流高壓，進而導致電勢誘導現象。

光伏組件PID主要類型

P型組件PID效應特點（雙面玻璃）

P型雙面雙玻組件正面一般發生PID-s衰減，背面一般發生PID-p衰減，并可能有PID-c衰減。

正面：組件邊框的防雷接地導致組件與邊框之間形成負偏壓。這會導致正面玻璃中的Na+離子遷移到電池片表面的膠膜層，并滲入硅晶體的缺陷中。這些離子會穿過PN結，形成PN結兩端的漏電流通道，導致PID-s衰減現象。

背面：同樣由于負偏壓的存在，背面玻璃中的Na+離子會聚集到電池片背面的膠膜層上。這會吸引背面電子和帶負電的鈍化層，導致鈍化效果惡化，從而引起PID-p衰減現象。此外，越靠近負極輸出端的組件所承受的負偏壓越大，PID失效現象也就越明顯。

N型組件PID效應特點（雙面玻璃）

對于n型雙面雙玻組件，其結構與p型相反，但原理類似。在正面，通常會發生PID-s和PID-p衰減，而在背面則主要為PID-s衰減。

正面：當與邊框形成負偏壓時，正面玻璃中的Na+離子會聚集在電池片表面的膜層上。這會導致兩個問題：

① Na+離子穿過PN結，形成漏電通道，導致PID-s；

② 鈍化層（Al2O3）中的負電子被Na+離子吸引，導致鈍化層效果變差，引發PID-p。

與p型組件相比，n型組件由于正面載流子為電子，因此PID-s損失更大，而且相對于背面來說更嚴重。

背面：由于負偏壓的存在，Na+離子會迅速聚集到背面的膜層上，穿過PN結，形成PN結兩端的漏電流通道，導致PID-s衰減現象。

解決方案

從上述分析中可知，無論n型或是p型組件產生PID效應的誘因都是一致的，僅在不同位面的PID類型有所區分，因此防護方法相同，組串式逆變器系統中主要有以下幾種：

01 虛擬中性接地方案

該方案適合大型光伏電站，通過抬升虛擬中性點的電位，使系統的組串負極對地電壓接近零電位以實現PID抑制功能。

該方案適合新項目PID防護，無法對已經被PID效應影響的系統進行修復，且無法點對點防護，設備出現故障時，會影響整個子陣的組件防護。

02 正向偏置電壓方案

通過內置或外置PID模塊在光伏組串負極加正向偏置電壓，修復PID效應，可提供自動模式，夜間模式和連續模式三種輸出方式。

目前以內置防PID技術為主，可實現以逆變器為單位的組串級PID防護，提高修復的精準度和可靠性，并且對變壓器接入沒有要求，錦浪逆變器便內置了PID修復模塊。

03 錦浪內置防PID方案

錦浪防PID模塊利用光伏組件PID可逆原理，在夜間逆變器停止工作的時間段，對組件負極和大地之間施加600-700V正電壓讓白天從PN結中流失的導電離子回到PN結中，從而恢復電池組件的發電能力。

內置PID模板優勢

一、獨立補償：

①可實現PID模塊與逆變器一對一管理，管理方式靈活。

②設備之間相對獨立，避免因一臺設備損壞影響其它設備的工作。

二、智能輸出：

①智能識別逆變器運行狀態，自動切換PID模塊運行狀態。

②具備主動修復能力，適用于所有光伏電站，可修復已發生PID現象的光伏組件。

三、系統友好：

①集成于逆變器內部，無需單獨安裝及接線，便于后期維護檢修。

②點對點精細化的PID修復，不受子陣安裝容量的限制。

總結

PID效應對光伏系統的發電量影響很大，特別是在高溫高濕的環境中，預防PID效應對光伏系統的影響變得更加重要。通過采用組件PID效應的防護方案或使用帶PID修復功能的組串式逆變器，可以有效預防組件PID現象，減少電站的發電量損失。

審核編輯：劉清