1. Definition und Prinzip

- PID bezeichnet das Phänomen der Verschlechterung der Modulleistung in einem PV-Modul aufgrund einer Potenzialdifferenz zwischen Zelle und Blende in feuchter Umgebung. Ist die Potenzialdifferenz im Modul groß genug, führt dies zur Migration von Ionen im Verkapselungsmaterial. Beispielsweise wandern Natriumionen von der Glasoberfläche zur n-Typ-Halbleiterseite der Zelle. Dies verändert die elektrischen Eigenschaften der Zelle und verringert beispielsweise den Füllfaktor, die Leerlaufspannung und den Kurzschlussstrom.

2. Einflussfaktoren

- Aspekte der Komponentenstruktur

Das Verkapselungsmaterial und die Struktur des Moduls beeinflussen die PID. Beispielsweise tritt das PID-Phänomen häufiger auf, wenn ein Aluminiumrahmen verwendet wird und die Qualität der Versiegelung mangelhaft ist. Dies liegt daran, dass die elektrochemische Aktivität der Aluminiumblende höher ist und bei Vorhandensein einer Potentialdifferenz leicht Ionenmigration ausgelöst wird.

Externe Umweltfaktoren

Hohe Luftfeuchtigkeit und hohe Temperaturen verstärken das PID-Phänomen. Hohe Luftfeuchtigkeit schafft die notwendigen Bedingungen für die Ionenmigration, während hohe Temperaturen die Ionenbewegung beschleunigen. Generell steigt die Wahrscheinlichkeit und Schwere des PID-Auftretens in Umgebungen mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von über 85 % und Temperaturen zwischen 60 und 80 °C. ° C.

Aspekte des elektrischen Systems

Die Erdung des PV-Arrays und die Reihen- und Parallelschaltung der PV-Module beeinflussen ebenfalls die PID. Ist die Erdung unzureichend oder sind die Plus- und Minuspole bei Reihenschaltung der Module nicht sinnvoll verteilt, entsteht eine große Potentialdifferenz zwischen den Modulen, die PID auslöst.

3. Präventions- und Lösungsmaßnahmen

-Komponentenebene*

- Verwenden Sie PID-resistente Materialien, wie z. B. spezielle Einkapselungsklebefolien. Einige Hochleistungs-Einkapselungsklebefolien weisen eine geringe Ionenleitfähigkeit auf und können Ionenmigration wirksam verhindern.

- Optimieren Sie die elektrische Feldverteilung zwischen Zelle und Rahmen während des Moduldesign- und -herstellungsprozesses, um die Entstehung von Potenzialunterschieden zu reduzieren.

Systemebene

- Eine sinnvolle Erdungskonstruktion für PV-Anlagen, wie etwa die Verwendung einer negativen Erdung, kann das Potenzial auf der Oberfläche des Moduls verringern und so die Möglichkeit des Auftretens von PID reduzieren.

- Installieren Sie PID-Reparaturgeräte, die nachts oder bei schwachem Licht ein Rückpotential an das Modul anlegen können, wodurch wandernde Ionen an ihre ursprünglichen Positionen zurückgetrieben und so die Leistung des Moduls wiederhergestellt werden.

II. LID (Lichtinduzierte Degradation)

1. Definition und Prinzip

LID bezeichnet den allmählichen Leistungsabfall von PV-Modulen bei langfristiger Lichteinwirkung. Bei kristallinen Silizium-PV-Modulen ist dies hauptsächlich auf die Bildung von Bor-Sauerstoff-Komplexen in Siliziumwafern unter Lichteinwirkung zurückzuführen, was zu einer Zunahme des Minoritätsträgerkomplexes führt. In p-Typ-kristallinem Silizium ist Bor ein häufiges Dotierungselement, das in Gegenwart von Sauerstoff Bor-Sauerstoff-Komplexe bildet. Diese Komplexe wirken wie Fallen, fangen die Minoritätsträger ein und verkürzen so deren Lebensdauer, was wiederum den photoelektrischen Wirkungsgrad der Zelle verringert.

2. Einflussfaktoren

-Silizium-Wafer-Qualität

Der Verunreinigungsgehalt und die Kristalldefekte im Siliziumwafer beeinflussen den Grad der LID. Ein zu hoher Borgehalt im Wafer oder mehr Kristalldefekte wie Versetzungen beschleunigen die Entstehung von LID.

- Lichtintensität und -dauer

- Höhere Lichtintensität und längere Leuchtdauer verstärken das LID-Phänomen. Generell nimmt die Leistung des Moduls unter Standardtestbedingungen (STC) mit zunehmender Lichteinwirkungsdauer allmählich ab.

3. Präventions- und Lösungsmaßnahmen

- Herstellungsprozess von Siliziumwafern

- Optimieren Sie den Reinigungsprozess von Siliziumwafern, um Borgehalt und Kristalldefekte zu reduzieren. Beispielsweise kann der Einsatz modernerer Kristallwachstumstechnologien, wie beispielsweise der modifizierten Siemens-Methode, die Reinheit von Siliziumwafern verbessern.

- Modulfertigung und Systembetrieb

Bei der Modulherstellung können Vorbehandlungstechniken wie Lichtglühen eingesetzt werden. Durch die Vorbestrahlung der Komponenten unter bestimmten Lichtintensitäts- und Zeitbedingungen kann die Bildung des Bor-Sauerstoff-Komplexes frühzeitig eingeleitet werden. Dadurch wird zu Beginn der normalen Nutzung der Komponenten ein relativ stabiler Zustand erreicht und der spätere LID-Verlust reduziert.

Im Systembetrieb ist das Wärmeableitungssystem der Komponente sinnvoll ausgelegt, da hohe Temperaturen das LID-Phänomen verstärken. Eine gute Wärmeableitung kann dazu führen, dass die Komponenten in Hochtemperaturumgebungen eine bessere Leistung erbringen.