PID（Potential Induced Degradation）也称为电势诱导衰减，是指太阳能电池在长期受到一定的外电压下发生功率衰减的现象。

这种现象最早是在2005年由美国公司SUNPOWER发现的，认为是一种极化效应；在2010年，NREL和Solon提出了PID风险的普遍性。如今，光伏组件的PID现象是行业中一个重大问题，在高温高湿的应用场景下功率衰减更为严重，严重影响了光伏电站的使用寿命。

PID失效的几种机理：

半导体体结发生变化，出现分流现象（PID-s，shunt分流）

1.太阳能电池内p-n结分流，如果通过电池片的电压为负压, 边框正偏压, 既光伏组件在受到负偏压时，则漏电阳极离子流入电池片, 半导体内出现了杂质，这些杂质会形成电池内部的导电通道，降低电池的并联电阻。目前电站上一般组件边框都是接地，所以电池片与边框会形成负偏压，正面电池产生此类PID现象，户外恢复很缓慢。

电离腐蚀和大量金属离子迁移

2.组件的边缘部分容易有水气进入，EVA发生水解后会生成醋酸，醋酸和玻璃中的Na+，可以生成大量的自由移动的Na+，玻璃表面的钠离子会通过封装材料迁移至电池表面，会与电池片表面的银栅线发生电腐蚀反应，从而腐蚀电池栅线，导致填充低、串联电阻高，组件性能衰减，此类衰减不可恢复。双玻使用POE属于非极性分子为饱和键不易水解且水汽透过率低，体积电阻率大，很大程度上可以阻隔正电荷离子（比如Na+）向电池片表面迁移速率，在一定程度上降低PID现象。

半导体活性区受影响，钝化效果恶化（PID-p，polarization极化）

3.指组件长期在高电压工作，在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流，大量电荷聚集在电池片形成了与钝化场相反的电场，使得电池片表面的钝化效果恶化，此类极化效应导致填充因子、短路电流、开路电压降低，使组件性能低于设计标准，但此衰减是可逆的。

对于双面P-PERC电池，正面一般为PID-s衰减，背面一般为PID-p衰减。

①正面PID-s：

由于户外电站运行过程中，要考虑防雷措施，组件的边框是接地的，这样会导致组件和边框之间形成负偏压。负偏压过程中边框带正电，正面玻璃中的Na+会进行迁移。通过实验发现，除了玻璃本身中的Na+，电池片制作过程表面污染也会带来Na+，Na+在电场作用下，穿过玻璃和胶膜，聚集在电池片表面膜层，再铜鼓扩散的的形式进入填充在硅晶体的缺陷（位错）中，并穿过PN结，形成PN结两端的漏电流通道，这种一般称为PID-s（PID-shunt分流），比较常见的电池划伤也可能导致这种PID-s现象。

实验室结果，PID-s衰减，会导致电池的并联电组变小，漏电流增大，FF也随之降低，基本符合理论。

如要恢复这种PID失效，则理论上需要将Na+通过外电压向外扩散，实验证明反向电压下，恢复很缓慢。

②背面PID-p：

同理在组件和边框之间形成负偏压的情况下，加上P-PERC电池的正面少子是空穴、背面少子是电子，背玻中Na+快速聚集到电池片背面膜层，吸引背面少子和背面原有的带负电钝化层氧化铝，导致钝化效果恶化。这种我们一般称为PID-p（PID-polarization极化）。另外户外电站实验表明越靠近负极输出端的组件，承受负偏压越明显，且PID失效越明显、越靠近边框的电池片EL图像越黑。

背面PID-p原理图

实验室结果，PID-p衰减，会导致电池的Isc大幅降低，Voc相对降低，基本符合理论。

如要恢复这种PID失效，可直接进行光照（尤其紫外）或者加反向电压进行修复。

对于N型电池，正面一般为PID-s和PID-p衰减，背面一般为PID-s衰减。所以N型的正面PID衰减大于背面衰减。

①正面PID-s：

同样在组件与边框形成负偏压时，正面玻璃中Na+快速涌入膜层，并穿过PN结，形成PN结两端的漏电流通道，从而形成PID-s现象。

①正面PID-p：

同样在组件与边框形成负偏压时，正面玻璃中Na+快速涌入膜层，原本钝化层Al2O3的负电被Na+吸引，导致正面钝化效果恶化，从而形成PID-p现象。

②背面PID-s：

同样在组件与边框形成负偏压时，正面玻璃中Na+快速涌入膜层，并穿过PN结，形成PN结两端的漏电流通道，从而形成PID-s现象。

总结及PID解决方案：

1.PID的失效原因主要是在负偏压条件下，Na+的破坏。P型和N型电池均会发生，P型电池主要发生在背面，N型电池主要发生在正面，也就是PID主要是因为电荷聚集破坏了电池的正极，导致钝化效果恶化，引发衰减。

2.P型的风险在于背面、N型的风险在于正面，但是由于晶硅电池都是浅结设计，所以N型因为漏电阳离子离PN结更近，影响更大，PID问题更突出。

3.双面双玻使用含非极性分子为饱和键的POE作为封装材料，能够有效减缓PID现象。

4.优化电池减反膜SiNx，调整折射率，增加致密性，一般为2.10比较合适，从而提高抗PID性能。

5.P型双面双玻中，透明背板作为背玻，本身很难电离出带正电的离子，所以在其他材料一致的情况下理论上比双面双玻有更好的抗PID效果，前提是做好低水透性能设计。

6.1对于使用隔离型光伏逆变器的光伏电站中，可通过逆变器负极接地来解决。

6.2对于多台组串式光伏逆变器构成的集中式光伏电站，通过抬升虚拟中性点的电位，使各台逆变器的组串负极对地电压接近为0电位以实现PID抑制功能。

6.3对于单台或多台组串式光伏逆变器构成的分布式光伏电站，采用逆变器内置或外置防PID修复功能模块，该模块由交流侧供电，在光伏组串正负极加正向偏置电压，修复PID效应，可提供自动模式，夜间模式和连续模式三种输出方式，一般默认为自动模式输出，自动模式输出为系统最高电压。

根据IEC 62804，在实验室进行负偏压PID实验（组件两端子进行短接后连接电压负极，边框连接电源正极），一般选择在试验箱进行实验，实验条件为温度60℃±2℃、湿度85%±3%、测试时间96H、施加电压-1500V。