?碲化鎘CdTe組件具有1-4個月的隨溫度影響的亞穩(wěn)態(tài)波動，然后穩(wěn)定持續(xù)衰減。

　　

　　?銅鋅錫硫CIGS組件具有1-12個月無規(guī)律的亞穩(wěn)態(tài)波動，然后穩(wěn)定持續(xù)衰減。

　　

　　?非晶薄膜a-Si組件具有年度周期性的光致衰減，加上穩(wěn)定的持續(xù)衰減。

　　

　　為什么穩(wěn)定性問題極其重要?

　　

　　歷史已經(jīng)翻開了新的一頁，和火電比較，光伏發(fā)電的度電成本已經(jīng)更低;現(xiàn)在的焦點是，在成本不是問題的情況下，光伏發(fā)電如何挑戰(zhàn)穩(wěn)定的火力發(fā)電?不穩(wěn)定性來至于兩方面：首先是看天吃飯，其次是組件本身不穩(wěn)定。而組件穩(wěn)定性本身也包含兩個層面：由組件材料和結構引起的共性的“內秉的”隨時間變化的規(guī)律;以及熱斑、掉柵、裂痕之類的個體質量問題。

　　

　　組件穩(wěn)定性的問題，再怎么提也不為過。數(shù)不清的做光伏電站投資的朋友吐槽：最頭疼的問題就是計算電站的長期收益。氣候變遷本來就很難估計了，安裝運維水準本來就參差不齊，各種組件還不穩(wěn)定，誰能估計一段時間能發(fā)多少電，鬼才知道投資回報率是多少。

　　

　　其實這個問題，又可以分為兩個層面。首先當然是少衰減一點，多發(fā)點電，多掙點錢;如果衰減沒辦法，那退而求其次，至少讓我知道衰減的規(guī)律，無論從系統(tǒng)協(xié)調還是投資收益的角度，盡量減少不確定性。

　　

　　知道衰減的規(guī)律，在某種程度上和抑制衰減同等重要。

　　

　　做標準做認證的大牛TUV萊茵和做薄膜的大牛亥姆霍茲Julich研究中心最近就搞了這么個大比武，2年多時間監(jiān)測了c-Si，HIT，CdTe，CIGS，a-Si組件在沙漠、熱帶、地中海、溫帶幾個地區(qū)的性能狀況(ProgressinPhotovoltaics,Schweiger,2017)。關公戰(zhàn)秦瓊的事情也能揉到一起，看起來可謂非常過癮。

　　

　　如何標定穩(wěn)定性?

　　

　　標定穩(wěn)定性，首先就要給性能指標確定一個比較的標準。和標準測試條件STC不同，濕熱、干熱、濕冷、干冷地區(qū)光照條件溫度狀況差的不是一星半點，怎么比較孰優(yōu)孰劣?這里就要祭出法寶國際標準IEC60891了。這是一個神奇的標準，通過復雜的換算(此處略去一千字和十幾個公式)，結合輻照儀和溫度計，將實測I-V曲線推演到STC條件下的I-V，從而摘出發(fā)電功率，效率，開壓，短路電流，填充因子等重要參數(shù)。這樣不管是在沙哈拉大沙漠還是熱帶雨林，不用把組件搬回實驗室，現(xiàn)場測量，經(jīng)過處理，就可以橫向比較了。

　　

　　穩(wěn)定性哪家強?

　　

　　晶體硅

　　

　　晶體硅市場份額90%不是沒有道理的。無論是同質結還是異質結晶體硅，基本上在一個穩(wěn)定可預測的范圍之內。沒有亞穩(wěn)態(tài)，同質結(單晶或者多晶硅)每年衰減不超過0.5%，異質結不超過1%。
 

　　
 

　　碲化鎘CdTe

　　

　　穩(wěn)定性相對慘淡一點點，但還不是不可知。一般來說熱退火效應可以提升一點點性能，直到亞穩(wěn)態(tài)結束。這里從溫差比較大的德國和意大利能看出明顯的性能周期(夏天好一點，冬天差一點)，而暴熱的美國亞利桑那大沙漠和印度欽奈直接加速老化，迅速結束了亞穩(wěn)態(tài)，直接開始線性衰減了。
 

　　
 

　　銅鋅錫硫

　　

　　最慘淡。不同的廠家、不同的工藝、不同的安裝地點，亞穩(wěn)態(tài)可以從1個月持續(xù)到12個月，然后開始線性衰減。亞穩(wěn)態(tài)可以給你各種“驚喜”：有性能越來越好的，有越來越差的，有時好時壞的。一般理論認為熱退火和光浸潤可以提升電池效率，但在現(xiàn)實應用場景中情況比這個復雜得多。目前都表示不太懂，有待研究。。。

　　

　　非晶硅薄膜

　　

　　光衰慘淡，但是至少是穩(wěn)定的慘淡。光致衰減的Staebler–Wronski效應以及熱退火的恢復作用已經(jīng)研究的比較清楚了，性能指標的可預測程度比較高。

　　

　　拉通了看，整個薄膜電池體系在第一年都有一個亞穩(wěn)態(tài)的問題，而在第二年趨于穩(wěn)定，進入穩(wěn)定線性衰減態(tài)。
 

　　
 

　　怎么規(guī)避不穩(wěn)定的問題?

　　

　　還是兔子說的，最好沒有不穩(wěn)定的問題，如果不可避免，就需要盡量知道模式是什么。其中亞穩(wěn)態(tài)是個大問題，必須知道亞穩(wěn)態(tài)以后穩(wěn)定發(fā)電性能是多少。我們知道的針對薄膜的老化測試標準IEC61646是針對早期比較熱門的非晶和非晶/微晶層疊薄膜電池開發(fā)的，其實對CIGS和CdTe電池并不太試用。如果需要了解穩(wěn)態(tài)發(fā)電性能，就需要對衰減機理有更多的了解，從而開發(fā)出更有效的測試工序來。這方面的研究處于進行時。