电位诱导衰减试验检测
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发布时间:2025-07-23 17:14:00 更新时间:2025-07-22 17:14:01
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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电位诱导衰减(Potential Induced Degradation, PID)现象是光伏(PV)组件在实际运行中面临的一项严峻挑战。当组件在潮湿环境下长时间承受负偏压(相对于地电位)时,组件内部的载流子(如钠离子)会在电势差驱动下发生迁移,聚集在电池片表面或界面处,形成漏电流通道,导致组件功率显著衰减,严重时衰减率可达30%甚至更高。这种现象在高电压串联系统中(如大型地面电站、屋顶电站)或靠近沿海等高湿、高盐雾环境地区尤为突出。因此,准确评估光伏组件抵抗PID效应的能力,对于保障电站长期稳定运行和投资回报率至关重要。
电位诱导衰减试验的核心检测项目是评估光伏组件在特定严苛条件下(高温高湿并施加高负偏压)的功率衰减程度及其稳定性。具体项目包括:
最大功率衰减率 (Pmax Degradation):测试前后组件最大功率点的衰减百分比,是衡量PID严重性的最直接指标。通常要求衰减率低于5%或预设阈值。
绝缘电阻变化:测试组件在施加高压前后以及恢复后的绝缘电阻值,评估PID是否导致材料劣化或绝缘性能下降。
功率恢复率:在移除偏压和恢复环境后,组件功率的恢复能力,评估衰减是否可逆。
外观检查
电致发光 (EL) 成像分析:通过EL测试观察测试后电池片是否存在裂纹、黑心、黑边等缺陷,这些缺陷常与PID效应关联。
进行PID测试需要专业的设备和环境控制系统:
恒温恒湿试验箱 (Environmental Chamber):核心设备,需精确控制内部环境为高温高湿状态(如85°C ± 2°C / 85% RH ± 5% RH)。
高压直流电源 (High Voltage DC Power Supply):提供测试所需的稳定高负偏压(通常为-1000V ± 15V,依据标准或客户要求),并能精确控制和记录电压、电流。
组件接线装置 (Jig/Fixture):用于可靠地将组件输出端(通常是正极)连接到高压电源的负极,并将组件边框或铝框接地(或连接到高压电源正极),形成回路。
电子负载/太阳能模拟器 (Electronic Load / Solar Simulator):用于在测试前、后以及中间过程测量组件的I-V特性曲线和关键电性能参数(Pmax, Voc, Isc, FF)。
绝缘电阻测试仪 (Insulation Resistance Tester/Megohmmeter):用于测量组件引出端与边框/框架之间的绝缘电阻。
数据采集系统 (Data Acquisition System, DAQ):实时监控和记录环境参数(温度、湿度)、施加电压、漏电流等关键数据。
电致发光 (EL)测试仪:用于测试前后对组件进行EL成像,检测潜在缺陷。
标准的PID测试方法通常遵循以下主要步骤(以IEC 62804-1为例):
1. 预处理与初始测量: 将待测组件在标准测试条件(STC)或特定条件下(如25°C)进行I-V特性测试和EL成像,记录初始Pmax及其他参数。测量绝缘电阻。
2. 连接与放置: 使用专用夹具将组件输出端(正极)连接到高压电源的负极,将组件的金属边框或指定接地点连接到高压电源的正极(施加负偏压于内部电路)。确保连接可靠。将连接好的组件放入恒温恒湿试验箱内。
3. 环境设定与偏压施加: 将试验箱设定至目标测试条件(通常是85°C, 85% RH)。待温湿度稳定后,施加规定的负偏压(如IEC 62804-1: 2023 类型1 方法为 -1000V ±15V)。开始计时。
4. 持续测试与监控: 在规定的测试时长(通常为96小时或48小时,具体依据标准或协议)内,保持恒定的温湿度和电压,并持续监控环境参数、施加电压和漏电流。
5. 中间测量(可选): 某些测试程序要求在测试过程中取出组件进行中间I-V测试和/或EL检查(需注意取出和恢复过程对环境稳定性的影响)。
6. 测试结束与恢复: 达到规定时间后,先关闭高压电源,再将组件从试验箱中取出。让组件在标准实验室环境(如25°C, <50% RH)下恢复至少2小时。
7. 最终测量: 在恢复后进行最终的I-V特性测试(STC条件下)、EL成像和绝缘电阻测试。
8. 数据分析与判定: 计算最大功率衰减率((Pmax_initial - Pmax_final) / Pmax_initial * 100%)。分析绝缘电阻变化、EL图像差异及功率恢复情况。根据相关标准或规范判定组件是否通过PID测试。
电位诱导衰减试验的标准化确保了测试结果的可比性和可靠性。国际上广泛认可的主要标准有:
1. IEC 62804-1:2023: 《光伏组件 - 电位诱导衰减测试方法 - 第1部分:晶体硅》 这是目前最核心的国际标准,规定了晶体硅光伏组件(包括单晶和多晶)PID测试的两种方法(类型1:96小时/-1000V;类型2:48小时/-1500V)以及详细的测试流程、环境条件、判定要求(如I级要求最大功率衰减≤5%)。
2. UL 61730-2 (Annex H): 《光伏组件安全鉴定 - 第2部分:试验要求》 该标准将PID测试作为评估组件长期安全可靠性的重要试验之一,其测试条件(如85°C/85% RH/-1000V/96小时)与IEC 62804-1类型1一致。
3. GB/T 38911-2020: 《光伏用玻璃 电位诱导衰减耐受性能测试方法》 中国国家标准,虽然主要针对封装玻璃对PID的耐受性,但其测试原理和环境条件与组件PID测试高度相关。
4. 行业规范及客户特定要求: 许多大型电站投资者、EPC或组件买家会基于IEC标准制定更严格的内部规范或采购协议,例如要求更长的测试时间(如192小时)、更低的衰减率阈值(如≤2%)或额外的恢复性能要求。
这些标准不仅规定了统一的测试条件(温湿度、电压、时间)和合格判据(通常要求最大功率衰减率不超过5%),还详细描述了测试设备的精度要求、样品准备、测量程序等,为客观评价组件的抗PID性能提供了依据。选择遵循哪个标准通常取决于目标市场、客户要求或认证需求。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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