实验论证：光伏电站单晶光衰恢复理论实证

光致衰减现象原理

光致衰减现象主要发生在掺硼的晶硅电池组件上，这个问题最早是由Fischer和Pschunder在1973年发现的，到2004年J.Schmidt研究结果认为硼氧对是形成光衰的主要原因，掺硼晶硅中的替位硼和间隙氧在光照下激发形成的较深能级缺陷引起载流子复合和电池性能衰退。依据文献结果，光致衰减幅度在3%左右。

单晶和多晶光衰表现不一致，单晶硼氧对的生成原理如下：



研究结果显示，单晶电池在初期2-3个月的光照情况下，光致衰减达到峰值，一般为3%左右，称为初始光衰（LID）现象，硅片中的氧含量越小，单晶电池初始光衰就越低。由于单晶独特的材料性质，在继续接受光照3-4个月之后，会显示出类似退火的特点，单晶输出功率会回升到十分接近初始水平的程度，之后以较低的稳定水平缓慢下降，第一年累计衰减2.5%左右，以后每年衰减不超过0.55%。

多晶电池基本不存在LID现象，但是随着光照时间的延长，多晶电池功率持续衰退直至较低水平，没有发生恢复的情况。通常多晶电池第一年衰减2.5%，受硅片品质及电池加工工艺的影响，衰减率不完全一致，高的时候第一年会达到3%，以后平均每年衰减0.73%左右。



单晶光衰恢复理论实证——绿巨人内蒙项目发电量测试

2015年，国内知名的大型电站投资机构绿巨人在内蒙古阿拉善建设了50MW光伏电站，根据2014年编制的可行性研究报告选择了多晶组件，标称功率255W。

为了证实单晶和多晶组件发电量差异，绿巨人特别安排出一小块区域安装了单晶组件，并从多晶电站中辟出一小块方阵，与单晶组件在同一条件下进行发电量测试，测试时间为2015年8月 ~ 12月。所选组件均为国内一线品牌，单晶和多晶对比的组件数量及装机量如下：



在电站运营的前2个月，单晶初始光衰较大，单位装机的发电量稍弱于多晶。从第3个月开始，单晶发电优势逐渐凸显。

下图：每千瓦单晶与多晶月度发电量统计（KWh）



从发电量差异比率来看，当单晶完成衰减恢复后，发电量优势呈现急速回升态势。

单晶发电优势凸显

实际上，在同样的材料质量、工艺水平和安装条件下，影响电站每千瓦装机实际发电量的因素，除了光衰之外，还有温度、光照强度等等，国内从事单晶和多晶发电量比较的机构不在少数。中电投、青岛隆盛、阳光能源、浙江大学硅材料实验室、中山大学太阳能研究所等多家企业、研究机构实证数据已经显示出，在超过1年的运营期后，每千瓦单晶发电量比同等条件下的多晶电站高5%左右。

中民投旗下中民新能在2015年第一次战略采购组件招标中全部采购多晶组件，后来试用部分单晶组件后发现单晶发电量优势，并且运营时间越长优势越明显，于是逐渐加大单晶组件采购比例，2015年最后一次战略采购组件招标全部采购单晶组件。随着先进光伏技术应用逐渐推广，单晶发电量优势正在被不断挖掘出来。