基于PID控制在新能源汽車生產線中對機器人供電的太陽能電池組中的典型應用

李陶勝 金明 凌中水

摘要：傳統的電池已經不能滿足新能源汽車的需求，為此太陽能電池是未來推廣的一個很明顯的方向，但 PID現象不能忽視，本文主要研究了鑄錠電阻率、電池擴散方阻、前表面鈍化層折射率對電池組件的PID的影響。

關鍵詞： PID效應 ;表面鈍化層 ;折射率;多晶電池。

引言

隨著新能源電池的廣泛普及，晶體硅作為太陽能電池中組件的新能源載體已家喻戶曉，本人就新能源汽車車身電池的PID效應做如下闡述：

目前PID已經成為影響新能源汽車車身電池質量的重要因素之一，其中有部分電池因質量原因其功率衰減可以達到40%以上，故影響新能源汽車電池功率的正常輸出，因此新能源汽車車身電池組件發生的PID現象逐漸受到國家光伏行業的高度重視。因此探索和解決太陽光伏組件抗PID效應的研究備受關注，如果能夠解決以上PID問題，可以提升新能源汽車車身電池光伏發電效益及壽命。

1.背景技術

PID是英文potential Induced Degradation的縮寫，中文意思為：組件電勢誘導衰減。各個組件在新能源汽車車身周圍采用多組串聯來獲得很高的電壓，這些組件長時間在室外高電壓環境中工作，電池組件周圍的邊框帶有正電，朝向太陽光的一面是玻璃，該玻璃表面形成的電子以很高速率流向帶有正電電池組件的邊框，因此會導致玻璃表面帶正電的現象，此時電池反而形成了負電，這樣在電池組件的周圍就會產生電場，電場的方向指向電池。電池組件在產生PID效應中，另一方面取決于電池的外包裝，當新能源汽車車身電池組件密封不嚴，外面的水汽就會進入組件的內部。新能源汽車車身電池組件內部的EVA的酯鍵在遇到水后會迅速發生化學分解反應，這些化學反應過程中會產生大量的可以自由移動的有機酸--醋酸。醋酸（CH3COOH）遇到新能源汽車車身電池組件玻璃表面因工作所析出的堿進行反應，這樣就會產生部分Na+。Na+在前所述電場的作用下迫使其移動并大量堆積在減反層，更有甚者能進入到電池的發射極一面，時間久了表面就會不斷鈍化，造成減反射膜慢慢失去反射能力而最終失去反射效能，隨后PN結就徹底破壞，故就產生了PID效應，所以就導致回路中串聯電阻不斷增大，相反并聯電阻不斷減小，最終導致新能源汽車車身電池組件工作效率降低，功率被不斷的衰減，最終電池EL圖像變灰—變暗—變黑這樣一個過程，這就說明電路開壓在逐漸下降，也就意味著PN結分離電子和空穴的能力隨之也在不斷降低。一旦出現這種效應就導致新能源汽車車身電池組件最大輸出有效功率減小，從而直接影響新能源汽車車身電池組件的發電效率，不僅給汽車的使用者帶來煩惱，更明顯縮短了新能源汽車車身電池組件的使用壽命，給用戶帶來經濟損失。

2.實施方法

為了有效降低新能源汽車車身電池組件的PID效應，從新能源汽車車身電池組件、電池及電池管理系統三個方面入手解決上述問題。

第一.就電池組件來看，目前都是使用特殊玻璃而非普通鈉鈣玻璃和高電阻率的封裝材料做成，但這并不是我們首選的最好的方法，再就是使用安裝無邊框的雙波組件，這種無邊框的雙波組件在試驗中也確實體現了很好的抗PID特性，所以邊框也是解決PID效應的一個因素，當然如果只僅僅依靠制造材料和供貨商提供的產品來抗PID的新能源汽車車身電池，毫無疑問采用這種通過供應商來抗PID的話，只要做測試肯定不是百分百都能滿足我們的愿望。

第二.就電池管理系統來看，主要方法是采取了新能源汽車車身電池組件邊框接地、逆變器直流段負極接地等措施，達到其抗PID的又一目的所在。

第三.就電池端來看，良好質量的硅片源料和嚴格的電池板片加工制造工藝及工藝控制過程，也同樣能有效抗PID效應，除了以上三種情況以外，我們關于抗PID性能研究多數集中在硅片電阻率、電池板片電阻、電池氮化硅膜折射率、額外的氧化硅膜等硬件材料研究應用及其制備工藝等各方面的研究領域著手，當然改變電池板片表面鈍化減反射膜層的工藝是大多數科研學者深入研究的方向，其最終目的就是為了解決抗PID效應，延長新能源汽車車身電池的使用壽命，增加新能源汽車車身電池的發電效益，提高新能源汽車車身電池的經濟效益。

當我們深入研究以后，得出一個結論，新能源汽車車身電池中含Si多的減反層比含N多的減反層更能起到抗PID效應。因此改變電池減反射層的折射率會降低電池片的發電效率。

因此，改變新能源汽車車身電池內部組件電阻率，電池內部擴散方阻，提高內部晶體硅膜的折射率都是我們要提高抗PID效應的有效途徑。

3.總結

就PID效應而言，光伏領域存在的缺陷，是完全可以通過完善領域的技術手段來避免，因此PID想象不會造成對光伏事業發展的阻力，而相反更是光伏科技領域的潛在的推動力。我堅信，只要我們對科學存在敬畏之心，未來新能源汽車車身電池一定會得到長久的發展。

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