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阿特斯陽(yáng)光電力集團(tuán)近期將推出系列文章，從單多晶材料的原理，單多晶系統(tǒng)的度電成本和實(shí)際電站案例測(cè)試數(shù)據(jù)，分析單多晶的各自優(yōu)勢(shì)。我們提倡行業(yè)同仁秉承科學(xué)公正的態(tài)度，通過(guò)技術(shù)的交流，相互提攜、競(jìng)爭(zhēng)、促進(jìn)，從而進(jìn)一步擴(kuò)大光伏市場(chǎng)，讓太陽(yáng)能進(jìn)入世界能源領(lǐng)域的甲級(jí)隊(duì)。同時(shí)，我們也希望通過(guò)度電成本的降低來(lái)早日實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)的平價(jià)上網(wǎng)，推動(dòng)全球太陽(yáng)能行業(yè)繼續(xù)蓬勃發(fā)展。
單晶硅和多晶硅光伏電池組件已有幾十年的電站發(fā)電歷史，技術(shù)相對(duì)成熟，學(xué)術(shù)界對(duì)單、多晶技術(shù)各自的優(yōu)劣之處也早有共識(shí)：?jiǎn)尉У墓怆娹D(zhuǎn)化效率相對(duì)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
Light Induced Degradation，LID
光致衰減，俗稱初始衰減，產(chǎn)生的本質(zhì)原因是太陽(yáng)能電池受到光照后，材料內(nèi)部產(chǎn)生了硼氧復(fù)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(fā)形成的較深能級(jí)缺陷引起載流子復(fù)合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始應(yīng)用的幾天內(nèi)輸出功率發(fā)生急劇性下降，這種現(xiàn)象稱為光致衰減。在一段時(shí)間（一般2~3個(gè)月）后輸出功率逐漸穩(wěn)定。
光致衰減LID的多少直接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(guò)程中，氧主要是通過(guò)坩堝界面擴(kuò)散到液態(tài)熔融硅中。相對(duì)于多晶鑄錠， CZ單晶硅投料量少，硅和坩堝的相對(duì)接觸面積要大； CZ單晶拉晶時(shí)間長(zhǎng)，氧有更多的時(shí)間擴(kuò)散到液態(tài)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(fù)合了大部分的氧原子，從而使間隙氧原子的數(shù)量進(jìn)一步降低。多晶電池片的平均光致衰減大約為1-1.1%左右，而單晶電池片平均光致衰減至少在1.6-2%以上，尤其是近一年來(lái)部分廠家為了快速降低單晶成本而開發(fā)的快拉單晶和坩堝長(zhǎng)時(shí)間使用，導(dǎo)致間隙氧更高。以阿特斯自2016年8月以來(lái)對(duì)第三方組件的實(shí)際監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)看，多晶組件的平均光衰為1.2%，而同期單晶組件的平均光衰高達(dá)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(dá)3%以上。
多晶和單晶組件光致衰減差異的另一個(gè)佐證是組件質(zhì)保第一年的衰減率。從下圖可以看出，國(guó)內(nèi)各廠對(duì)多晶組件的質(zhì)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(fā)電的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合。
2）老化衰減
老化衰減指光伏組件長(zhǎng)期應(yīng)用中出現(xiàn)的緩慢的衰減，主要是封裝材料老化造成的衰減，其衰減速度與光伏組件的生產(chǎn)工藝和封裝材料，組件應(yīng)用地環(huán)境成正相關(guān)。其中常見的開裂，外觀變黃，風(fēng)沙磨損，熱斑等都可能加速組件功率衰減。根據(jù)2012年6月美國(guó)NREL實(shí)驗(yàn)室出了一份關(guān)于光伏組件衰減的研究報(bào)告《Photovoltaic degradation rates-An analytical review》，單、多晶組件在年度老化衰減率之間并無(wú)明顯區(qū)別，更主要是取決于不同生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制及生產(chǎn)工藝等非電池類型因素。
總結(jié)：
1.組件衰減由兩部分組成：初始衰減和老化衰減
2.光致衰減產(chǎn)生的本質(zhì)原因是太陽(yáng)能電池受到光照后材料內(nèi)部產(chǎn)生了硼氧復(fù)合體，降低了少子的壽命。
3.全球各廠的多晶組件質(zhì)保衰減均為2.5%， 而單晶組件為3-3.5%
單晶硅和多晶硅光伏電池組件已有幾十年的電站發(fā)電歷史，技術(shù)相對(duì)成熟，學(xué)術(shù)界對(duì)單、多晶技術(shù)各自的優(yōu)劣之處也早有共識(shí)：?jiǎn)尉У墓怆娹D(zhuǎn)化效率相對(duì)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
Light Induced Degradation，LID
光致衰減，俗稱初始衰減，產(chǎn)生的本質(zhì)原因是太陽(yáng)能電池受到光照后，材料內(nèi)部產(chǎn)生了硼氧復(fù)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(fā)形成的較深能級(jí)缺陷引起載流子復(fù)合和電池性能衰退，造成光伏組件在初始應(yīng)用的幾天內(nèi)輸出功率發(fā)生急劇性下降，這種現(xiàn)象稱為光致衰減。在一段時(shí)間（一般2~3個(gè)月）后輸出功率逐漸穩(wěn)定。
光致衰減LID的多少直接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(guò)程中，氧主要是通過(guò)坩堝界面擴(kuò)散到液態(tài)熔融硅中。相對(duì)于多晶鑄錠， CZ單晶硅投料量少，硅和坩堝的相對(duì)接觸面積要大； CZ單晶拉晶時(shí)間長(zhǎng)，氧有更多的時(shí)間擴(kuò)散到液態(tài)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(fù)合了大部分的氧原子，從而使間隙氧原子的數(shù)量進(jìn)一步降低。多晶電池片的平均光致衰減大約為1-1.1%左右，而單晶電池片平均光致衰減至少在1.6-2%以上，尤其是近一年來(lái)部分廠家為了快速降低單晶成本而開發(fā)的快拉單晶和坩堝長(zhǎng)時(shí)間使用，導(dǎo)致間隙氧更高。以阿特斯自2016年8月以來(lái)對(duì)第三方組件的實(shí)際監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)看，多晶組件的平均光衰為1.2%，而同期單晶組件的平均光衰高達(dá)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(dá)3%以上。
多晶和單晶組件光致衰減差異的另一個(gè)佐證是組件質(zhì)保第一年的衰減率。從下圖可以看出，國(guó)內(nèi)各廠對(duì)多晶組件的質(zhì)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(fā)電的實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合。
2）老化衰減
老化衰減指光伏組件長(zhǎng)期應(yīng)用中出現(xiàn)的緩慢的衰減，主要是封裝材料老化造成的衰減，其衰減速度與光伏組件的生產(chǎn)工藝和封裝材料，組件應(yīng)用地環(huán)境成正相關(guān)。其中常見的開裂，外觀變黃，風(fēng)沙磨損，熱斑等都可能加速組件功率衰減。根據(jù)2012年6月美國(guó)NREL實(shí)驗(yàn)室出了一份關(guān)于光伏組件衰減的研究報(bào)告《Photovoltaic degradation rates-An analytical review》，單、多晶組件在年度老化衰減率之間并無(wú)明顯區(qū)別，更主要是取決于不同生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制及生產(chǎn)工藝等非電池類型因素。
總結(jié)：
1.組件衰減由兩部分組成：初始衰減和老化衰減
2.光致衰減產(chǎn)生的本質(zhì)原因是太陽(yáng)能電池受到光照后材料內(nèi)部產(chǎn)生了硼氧復(fù)合體，降低了少子的壽命。
3.全球各廠的多晶組件質(zhì)保衰減均為2.5%， 而單晶組件為3-3.5%
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