单、多晶组件衰减及发电成本对比分析(1)

阿特斯阳光电力集团近期将发售系列文章，从单多晶材料的原理，单多晶系统的度电成本和实际电站案例测试数据，分析单多晶的各自优势。我们倡导行业同仁恪守科学公正的态度，通过技术的交流，互相引荐、竞争、增进，从而更进一步不断扩大光伏市场，让太阳能转入世界能源领域的甲级队。

同时，我们也期望通过度电成本的减少来早日构建发电外侧的平价网际网路，推展全球太阳能行业之后蓬勃发展。单晶硅和多晶硅光伏电池组件有数几十年的电站发电历史，技术比较成熟期，学术界对单、多晶技术各自的好坏之处也早于有共识：单晶的光电转化成效率比较低一些；多晶的波动小，度电成本低。

组件光致波动由两部分构成：初始波动和老化波动1）初始波动LightInducedDegradation，LID光致波动，又称初始波动，产生的本质原因是太阳能电池受到光照后，材料内部产生了硼氧复合体，减少了少子的寿命。掺入硼晶硅中的替位硼和间隙氧在光照下唤起构成的较深能级缺失引发载流子填充和电池性能衰落，导致光伏组件在初始应用于的几天内输出功率再次发生急遽性上升，这种现象称作光致波动。在一段时间（一般2~3个月）后输出功率渐渐平稳。光致波动LID的多少必要和硅晶体中的氧含量成正比。

多晶和单晶硅片中皆所含氧，但多晶的氧含量要比单晶较低很多。在多晶铸锭或CZ直拉单晶过程中，氧主要是通过坩埚界面蔓延到液态熔融硅中。相对于多晶铸锭，CZ单晶硅投料量较少，硅和坩埚的比较认识面积要大；CZ单晶拉晶时间宽，氧有更加多的时间蔓延到液态硅中。

一般CZ单晶的氧含量在15—20ppm范围，而铸锭多晶可掌控在2ppm左右。另外，多晶晶界中的大量挂键填充了大部分的氧原子，从而使间隙氧原子的数量更进一步减少。多晶电池片的平均值光致波动约为1-1.1%左右，而单晶电池片平均值光致波动最少在1.6-2%以上，特别是在是近一年来部分厂家为了较慢减少单晶成本而研发的慢纳单晶和坩埚长时间用于，造成间隙氧更高。

以阿特斯自2016年8月以来对第三方组件的实际监控数据来看，多晶组件的平均值光衰为1.2%，而同期单晶组件的平均值光衰超过2.2%，两者差异为1%，部分厂商的硅片所制成的电池片光致波动甚至高达3%以上。多晶和单晶组件光致波动差异的另一个佐证是组件质保第一年的衰减率。从右图可以显现出，国内各厂对多晶组件的质保首年波动皆为2.5%，而单晶为3-3.5%，两者差异为0.5-1%，与大量电站发电的实际测试数据基本相符。

2）老化波动老化波动指光伏组件长年应用于中经常出现的较慢的波动，主要是PCB材料老化导致的波动，其波动速度与光伏组件的生产工艺和PCB材料，组件应用于地环境成正涉及。其中少见的裂开，外观变黄，风沙磨损，热斑等都有可能加快组件功率波动。

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