解密N型TOPCon组件优异的抗PID性能

随着光伏技术的不断进步，从P型硅片电池技术转向N型硅片电池技术已成为行业趋势。然而，新技术的切换是否会对光伏组件的PID效应产生影响？本文将从PID效应的产生机理、N型电池组件受PID影响和对应系统的解决方案的变化三个方面进行探讨。

PID效应的产生机理

PID（Potential Induced Degradation）即电势诱导衰减，是光伏组件中一种常见的失效现象。在实际光伏电站中，光伏组件通过串联提升组串系统电压，以降低电能传输成本和输电损耗。这导致组件内电路与传统金属边框之间存在高电势差，进而引发PID效应。

由于从规范的角度，传统铝合金边框组件需要安全接地，因此组件边框对地电势理想情况下为零电势，而组串负极端则为负偏压，且越靠近负极端，组件内电池对地负偏压绝对值越大，这就造成了组件内部电池与外部边框间存在由外指向内的电场。

NT 10128-2019光伏发电工程电气设计规范

正是在这种电场力的作用下，正电荷离子从电池/组件表面向电池内部PN结方向移动扩散，并且会在高温、高湿情况下加剧这种传输移动，导致组件功率衰减。目前业界对PID效应的微观解释机理可基本确定为以下三种：

l）PID-Shunt（简称PID-s）：漏电阳离子流入电池片，形成内部导电通道，降低并联电阻；

2）PID-Polarization（简称PID-p）：界面极化效应，导致电池片表面场钝化效果退化；

3）PID-Corrosion（简称PID-c）：电池的膜层界面在外电场下发生腐蚀。

从阿特斯内部研究和参考文献综合来看，目前双面PERC电池组件PID-s/PID-p/PID-c都已有发现，而TOPCon的PID失效影响则主要来源于极化型PID-p，PID-s和PID-c在TOPCon组件上还暂未发现。

 N型电池受PID效应影响的变化 

要回答N型电池PID效应是否存在变化？可以从P型电池和N型电池的结构和实际户外应用结合来分析看一下。

以目前主流的N型TOPCon电池工艺来看，相比PERC电池，主要变化点为：

1) 电池钝化工艺改变，局部背钝化变为超薄SiO2层和n+掺杂多晶硅层带来的界面和场钝化；

2) 电池片发射极区和基区结构正好相反，电池正面电极变为正极（P型发射极）。

参考本文第一部分，目前TOPCon的PID失效机理主要是PID-p，所以结合第一部分PID-p的失效机理来看，主要是由于正电荷离子在由外指向内的电场力作用下，聚集在AlOx钝化层，导致表面钝化效果退化。而在电站实际投运过程中，N型组件和P型组件一样，仍然会在组串负极端承受负偏压，因为组件仍然需要接地。因此，N型组件PID-p型衰减主要影响在于组件的正面。（PERC电池的AlOx层位于电池背面，TOPCon电池AlOx层位于电池正面）。

综上，我们可以得出，相比PERC电池，N型TOPCon电池的PID-p发生机理实际并未发生变化，只是主要影响位置发生了变化。

来源：光伏技术共享交流、网络

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