基于PID控制在新能源汽车生产线中对机器人供电的太阳能电池组中的典型应用

李陶胜 金明 凌中水

摘要：传统的电池已经不能满足新能源汽车的需求，为此太阳能电池是未来推广的一个很明显的方向，但 PID现象不能忽视，本文主要研究了铸锭电阻率、电池扩散方阻、前表面钝化层折射率对电池组件的PID的影响。

关键词： PID效应 ;表面钝化层 ;折射率;多晶电池。

引言

随着新能源电池的广泛普及，晶体硅作为太阳能电池中组件的新能源载体已家喻户晓，本人就新能源汽车车身电池的PID效应做如下阐述：

目前PID已经成为影响新能源汽车车身电池质量的重要因素之一，其中有部分电池因质量原因其功率衰减可以达到40%以上，故影响新能源汽车电池功率的正常输出，因此新能源汽车车身电池组件发生的PID现象逐渐受到国家光伏行业的高度重视。因此探索和解决太阳光伏组件抗PID效应的研究备受关注，如果能够解决以上PID问题，可以提升新能源汽车车身电池光伏发电效益及寿命。

1.背景技术

PID是英文potential Induced Degradation的缩写，中文意思为：组件电势诱导衰减。各个组件在新能源汽车车身周围采用多组串联来获得很高的电压，这些组件长时间在室外高电压环境中工作，电池组件周围的边框带有正电，朝向太阳光的一面是玻璃，该玻璃表面形成的电子以很高速率流向带有正电电池组件的边框，因此会导致玻璃表面带正电的现象，此时电池反而形成了负电，这样在电池组件的周围就会产生电场，电场的方向指向电池。电池组件在产生PID效应中，另一方面取决于电池的外包装，当新能源汽车车身电池组件密封不严，外面的水汽就会进入组件的内部。新能源汽车车身电池组件内部的EVA的酯键在遇到水后会迅速发生化学分解反应，这些化学反应过程中会产生大量的可以自由移动的有机酸--醋酸。醋酸（CH3COOH）遇到新能源汽车车身电池组件玻璃表面因工作所析出的碱进行反应，这样就会产生部分Na+。Na+在前所述电场的作用下迫使其移动并大量堆积在减反层，更有甚者能进入到电池的发射极一面，时间久了表面就会不断钝化，造成减反射膜慢慢失去反射能力而最终失去反射效能，随后PN结就彻底破坏，故就产生了PID效应，所以就导致回路中串联电阻不断增大，相反并联电阻不断减小，最终导致新能源汽车车身电池组件工作效率降低，功率被不断的衰减，最终电池EL图像变灰—变暗—变黑这样一个过程，这就说明电路开压在逐渐下降，也就意味着PN结分离电子和空穴的能力随之也在不断降低。一旦出现这种效应就导致新能源汽车车身电池组件最大输出有效功率减小，从而直接影响新能源汽车车身电池组件的发电效率，不仅给汽车的使用者带来烦恼，更明显缩短了新能源汽车车身电池组件的使用寿命，给用户带来经济损失。

2.实施方法

为了有效降低新能源汽车车身電池组件的PID效应，从新能源汽车车身电池组件、电池及电池管理系统三个方面入手解决上述问题。

第一.就电池组件来看，目前都是使用特殊玻璃而非普通钠钙玻璃和高电阻率的封装材料做成，但这并不是我们首选的最好的方法，再就是使用安装无边框的双波组件，这种无边框的双波组件在试验中也确实体现了很好的抗PID特性，所以边框也是解决PID效应的一个因素，当然如果只仅仅依靠制造材料和供货商提供的产品来抗PID的新能源汽车车身电池，毫无疑问采用这种通过供应商来抗PID的话，只要做测试肯定不是百分百都能满足我们的愿望。

第二.就电池管理系统来看，主要方法是采取了新能源汽车车身电池组件边框接地、逆变器直流段负极接地等措施，达到其抗PID的又一目的所在。

第三.就电池端来看，良好质量的硅片源料和严格的电池板片加工制造工艺及工艺控制过程，也同样能有效抗PID效应，除了以上三种情况以外，我们关于抗PID性能研究多数集中在硅片电阻率、电池板片电阻、电池氮化硅膜折射率、额外的氧化硅膜等硬件材料研究应用及其制备工艺等各方面的研究领域着手，当然改变电池板片表面钝化减反射膜层的工艺是大多数科研学者深入研究的方向，其最终目的就是为了解决抗PID效应，延长新能源汽车车身电池的使用寿命，增加新能源汽车车身电池的发电效益，提高新能源汽车车身电池的经济效益。

当我们深入研究以后，得出一个结论，新能源汽车车身电池中含Si多的减反层比含N多的减反层更能起到抗PID效应。因此改变电池减反射层的折射率会降低电池片的发电效率。

因此，改变新能源汽车车身电池内部组件电阻率，电池内部扩散方阻，提高内部晶体硅膜的折射率都是我们要提高抗PID效应的有效途径。

3.总结

就PID效应而言，光伏领域存在的缺陷，是完全可以通过完善领域的技术手段来避免，因此PID想象不会造成对光伏事业发展的阻力，而相反更是光伏科技领域的潜在的推动力。我坚信，只要我们对科学存在敬畏之心，未来新能源汽车车身电池一定会得到长久的发展。

参考文献：

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