單、多晶組件衰減及發電成本比較分解

阿特斯陽光電力集團近期將推出系列文章，從單多晶材料的原理，單多晶系統的度電成本和實際電站案例探測數據，分解單多晶的各自優點。我們提倡行業同仁秉承科學公正的態度，通過技術的交流，相互提攜、競爭、促使，從而進一步張大光伏市場，讓太陽能進入世界能源范疇的甲級隊。同時，我們也希望通過度電成本的降低來早日實現發電側的平價上網，推動全球太陽能行業持續蓬勃發展。

單晶硅和多晶硅光伏電池包件已有幾十年的電站發電歷史，技術相對成熟，學術界對單、多晶技術各自的優劣之處也早有共識：單晶的光電轉化效率相對高一些；多晶的衰減小，度電成本低。

組件光致衰減由兩部分組成：

初始衰減和老化衰減

1）初始衰減

LightInducedDegradation，LID

光致衰減，俗稱初始衰減，出現的本質原由是太陽能電池受到光照后，材料內部出現了硼氧復合體，降低了少子的壽命。摻硼晶硅中的替位硼和間隙氧在光照下激發形成的較深能級缺陷引起載流子復合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始使用的幾天內輸出功率發生急劇性下降，這種現象稱為光致衰減。在一段時間（一般2~3個月）后輸出功率逐漸穩定。

光致衰減LID的多少筆直和硅晶體中的氧含量成正比。多晶和單晶硅片中均含有氧，但多晶的氧含量要比單晶低很多。在多晶鑄錠或CZ直拉單晶過程中，氧緊要是通過坩堝界面擴散到液態熔融硅中。相關于多晶鑄錠，CZ單晶硅投料量少，硅和坩堝的相對接觸面積要大；CZ單晶拉晶時間長，氧有更多的時間擴散到液態硅中。一般CZ單晶的氧含量在15—20ppm范圍，而鑄錠多晶可控制在2ppm左右。另外，多晶晶界中的大量懸掛鍵復合了大部分的氧原子，從而使間隙氧原子的數量進一步降低。多晶電池片的均勻光致衰減約莫為1-1.1%左右，而單晶電池片均勻光致衰減至少在1.6-2%以上，尤其是近一年來部分廠家為了快速降低單晶成本而開發的快拉單晶和坩堝長時間使用，導致間隙氧更高。以阿特斯自2016年八月以來對第三方組件的實際監控數據來看，多晶組件的均勻光衰為1.2%，而同期單晶組件的均勻光衰高達2.2%，兩者差別為1%，部分廠商的硅片所做成的電池片光致衰減甚至高達3%以上。

多晶和單晶組件光致衰減差異的另一個佐證是組件質保第一年的衰減率。從下圖可以看出，國內各廠對多晶組件的質保首年衰減均為2.5%，而單晶為3-3.5%，兩者差別為0.5-1%，與大量電站發電的實際探測數據基本吻合。

2）老化衰減

老化衰減指光伏組件長期使用中出現的緩慢的衰減，緊要是封裝材料老化造成的衰減，其衰減速度與光伏組件的加工工藝和封裝材料，組件使用地環境成正相關。其中常見的開裂，外觀變黃，風沙磨損，熱斑等都可能加速組件功率衰減。依據2012年六月美國NREL試驗室出了一份有關光伏組件衰減的研究報告《Photovoltaicdegradationrates-Ananalyticalreview》，單、多晶組件在年度老化衰減率之間并無分明差別，更緊要是取決于不同加工廠家的質量控制及加工工藝等非電池類型因素。

總結：

1.組件衰減由兩部分組成：初始衰減和老化衰減

2.光致衰減出現的本質原由是太陽能電池受到光照后材料內部出現了硼氧復合體，降低了少子的壽命。

3.全球各廠的多晶組件質保衰減均為2.5%，而單晶組件為3-3.5%

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