在2005年，美國著名光伏制造商SUNPOWER公司提出了一個新的發現。這種現象稱之為“表面極化”。當在組件上施加一個反向高壓時，會發生表面極化現象。電池的表面會隨著時間累積負電荷。這些電荷會將正電荷吸引到電池表面，形成復合中心。相反，當組件上施加負電壓時，極化現象也相應改變，這種情況下組件的性能不會有影響。這是最著名的PID（Potential Induced Degradation）現象。經過研究發現，PID 現象一般是一種可逆的表面極化現象。

PID 有什么危害？

我國傳統的裝機大省已經從西北部向東南部轉移。相對于西北的干旱、多風沙氣候，東南部的濕熱氣候對光伏電站的影響截然不同，PID問題已成為影響光伏電站發電量的重要因素之一。特別是在溫度高、濕度大的東部分布式屋頂、漁光互補等電站，發生PID的概率大大增加。

實際光伏電站現場測試發現，在建成1至2年后出現部分組件功率大幅下降的現象，有些組件功率衰減竟高達50%以上。組件衰減誘因很多，如光致衰減、老化衰減、隱裂、電池片破裂等，其中重要原因之一是組件PID效應。下圖為PID效應的紅外照片， PID效應嚴重的電池片發黑。

圖1：PID效應的紅外照片

SMA 進行了相關實驗驗證，以下是相關實驗情況，大家可以發現，僅僅幾十個小時之后，組件功率特性發生了很大衰減。

圖2：實驗模擬圖

圖3：實驗結果

國內實驗數據顯示，2年可衰減了54.4%！可見，PID效應對組件輸出功率影響巨大，是光伏電站發電量的“恐怖殺手”。

PID效應的防治

首先是組件廠家從材料、結構等方面做了大量的工作并取得了一定的進展;如可采用抗PID材料、防PID電池和封裝技術等。采用非乙烯—醋酸乙烯共聚物的封裝材料、采用無邊框組件或雙玻組件等，都可以在一定程度上減少PID效應。

本文著重介紹如何從逆變器側進行PID 防治，逆變器側的防治大致有三種解決方案：

第一種是負極接地，我們在PID 效應中介紹了，PID是因為組件負極對大地產生了負壓導致的 ，對應的我們可以采用負極接地的方法來減少這種衰減;將光伏組件或逆變器的負極通過電阻或保險絲直接接地，使電池板負極對大地的電壓與接地金屬邊框保持在等電位，消除負偏壓，該方案多用于集中式逆變器，并且會帶來面板電壓升高，有電擊風險，組串式由于一般不帶隔離變壓器等因素很少這么應用;

圖4：負極接地方案示意圖

圖5：不同逆變器負極對大地的負電壓不同

第二種是負極虛擬接地，集中式和組串式都可以使用負極虛擬接地的方法防治PID 效應，該方案同樣會帶來面板電壓升高，有電擊風險。

圖6：負極虛擬接地方案示意圖

第三種方案是由SMA公司提出的夜間修復方案，我們在前面PID效應中已經提出了，PID效應是可逆的，通過夜間對PV負極（或正極）對大地進行一定電壓的浮充，可修復面板的相關特性; offset技術不改變直流側工作電壓，能有效修復面板衰減;SMA中國更進一步，將此技術集成到逆變器內部集成到逆變器內部，更加經濟高效。

圖7：夜間浮充技術

說明：負極接地或虛擬負極接地的防PID逆變器技術，都存在抬升電壓的問題，帶來觸電危險，需要加強電站安全管理，而采用夜間浮充技術沒有這個問題，尤其是集成到逆變器內部是很好的解決方案。

防治案例與效應情況

逆變器PV負極接地的案例，選取了某實際電站中同一地點，各種條件基本相同的兩個光伏方陣，其中有采用的集中式逆變器不具備防PID功能，也有采用具備防PID功能。測試發現：安裝了PID模塊的集中式逆變器可以有效地防止組件PID衰減，大幅度降低發電量損失。

表一：集中型負極接地對比結果

采用夜間修復逆變器技術的案例結果

表二：采用SMA夜間修復技術后的結果

（備注：部分實驗數據引用了了設計院光伏同行王淑娟的數據）

總結

隨著中國光伏產業從西到東，從北到南，溫濕度對組件的PID 影響越來越大，影響光伏電站面板的壽命和客戶收益，對整個產業的健康發展構成影響;在光伏電站中采用抗PID技術也越來越受到重視，越來越多的光伏電站要求逆變器具備抗PID的技術。

SMA中國提供完整PID解決方案，尤其是逆變器內部集成夜間浮充技術，性價比高。