薄膜电池接地
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应对措施
塑封膜 底板
玻璃盖
玻璃盖
塑封膜 背盖
a-Si 非晶硅 CIS 铜铟二硒 CdTe 碲化镉
TCO/ 电镀 a-Si/CIS 电镀
TCO a-Si/CdTe 电镀
• 使用电气隔离逆变器并通过 SMA 接地装置 （分类号：ESHV-N-NR）将光伏发电机负极接 地，可形成一个电场，带正电荷的钠离子会向负极移动到，从而远离 TCO 层。这可避免腐 蚀现象的发生。应将这一措施视为首选措施。
此放电电流的大小还与 PV 发电机的容量有关。因此，可以说模块表面积越大、电容容量越高， 产生的放电电流就越大。相应地，由薄膜模块构成的发电机所受到的影响也就越大。模块内的 金属箔会使发电机电容容量大幅上升，以致达到逆变器的最大放电电流。
应对措施
计划设计系统时，应设计好模块； 如果最大放电电流预期会高于 50 mA，则需要选择具有适当 拓扑的 SMA 逆变器和较低放电电流。由于电隔离可阻止电网内的放电电流，因而带变压器的 Sunny Boy 尤为适用。同时，带有静轨拓扑结构但没有变压器的 TL-HC 系列型号逆变器也同样适 用，因为它们运行时的放电电流非常小。如果使用其他类型的 Sunny Boy 逆变器，则须在系统 规划阶段就采取相应措施，确保不必使用 RCD/FI 断路开关。如果依照现行 VDE 标准要求采用 300 mA 的断开阈值，则不会发生此问题。
2. 如果 PV 模块制造商没有提供任何产品使用说明，我们建议基于 PV 模块的特征选择逆变器， 具体特征如下表所列。
如果我们的建议与模块制造商的说明不一致，请遵循模块制造商的建议。
无变压器型逆变器
变压器型逆变器
电池技术 / 模块 设计
SB xxxxTL SMC xxxxTL
SB xxxxTL-HC
通过各种不同的拓扑结构，SMA 逆变器的应用变得更加灵活 — 它可以与适当的接地装置结合使 用，为所有模块技术提供最佳的设备。此外，我们还与模块制造商之间一直保持着密切联系， 因而可以及时遵守最新的安装建议。
Duennschicht-UCN093821
版本 2.1
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技术信息
采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1 采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1.1 极化效应：通过 PV 发电机的正极接地来防范
在背接触模块 （例如电池型号为 SunPower A-300 的模块）的工作过程中，我们发现模块效率下 降的速度越来越快。
原因
除了来自光线的光子，光伏效应还需要可以可隔离正负极载流子并阻止它们立即结合的电场。 如果太阳能电池片的两个端子位于同一侧 （背接触电池就是这种情况），则电场的结构就会比 标准电池更加复杂。如果运行电压过高 (>20V)，则电池表面会产生静电荷。这会提高载流子的 再结合率，从而降低效率。 这种所谓的极化效应具有可逆性。只要 EVA 箔上的负电荷消除，效率也会 “ 恢复 ”[1]。
SMA Solar Technology AG
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技术信息
检验清单
4 检验清单
为了方便您为每一模块选择合适的逆变器，我们在此为您总结了目前最为重要的几点建议：
1. 检查 PV 模块制造商是否提供了有关发电机接地或要使用的逆变器的拓扑结构的建议。
示例：Sunpower 公司建议，对于包含具有 A-300 类型电池的组件的 PV 发电机，应正极端子 接地。正确选择：变压器型 Sunny Boy 和正极接地装置。请参见章节 1.1 " 极化效应：通过 PV 发电机的正极接地来防范 " ( 第 2 页 )。
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技术信息
采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1.2 TCO 侵蚀：通过 PV 发电机的负极接地来防范
运行相对很短一段时间之后，发现一些薄膜模块发生了所谓的 TCO （透明导电氧化物）层损 坏。玻璃盖内侧的此导电层一旦受损便无法修复，还会引起极大的功率损失。
原因
佛罗里达太阳能中心 (FSEC) 自 2000 年以来一 直在对 TCO 腐蚀的原因进行研究。研究结果 显示，TCO 腐蚀主要发生于利用覆盖工艺制 备的带有 a-Si 电池和 CdTe 电池的模块。在上 述生产过程中，模块的单层表面是玻璃盖结 构。由于玻璃盖内含约 15% 的钠物质，因此 钠和水的反应导致 TCO 腐蚀。在此情况下， 模块的边缘上会形成裂纹，这些裂纹可以贯 穿整个电池结构，从而使模块发生永久性损 坏。
系列设备 SB xxxx SMC xxxx
无接地装置 带有负极 带有正极
接地装置 接地装置
单晶硅
ห้องสมุดไป่ตู้
●
●
●
○
○
多晶硅
●
●
●
○
○
CdTe
—
—
—
●
—
非晶硅
—
—
—
●
—
（覆板设计）
非晶硅
●
●
●
○
○
（底板设计）
CIS
●
●
●
○
○
单晶硅 (A-300)
—
—
—
—
●
作为底板的金属
—
●
●
●
●
箔或模块设计中
说明：● 建议；○ 仅在有限范围内建议； — 不建议
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技术信息
另请参阅
接地装置具有以下优点：
• 接地装置同时适用于正极和负极接地。
• 由于是内部接地，因而无需更改发电机的外部布线， 从而可节省时间。
• 通过内部熔丝实现接地，从而进一步提高安全性 （防火）。
• 由于适用的接地装置是由 SMA 研发并无缝集成到逆 变器中的，因此可以完全保留绝缘监视。SMA 设备 的此项重要安全功能可识别潜在的发电机绝缘故障。
• 另一种替代措施是密封模块边缘。这可防止水分渗入模块，从而又消除了腐蚀发生的另一 个重要基础条件。
• 通过将模块与接地结构 （例如模块框架）之间的距离最大化来减少泄漏电流，也可产生有 利影响。
上述两种效应与发电机的电势 （在这种情况下即为发电机的对地电压）直接相关。与 PV 模块 的工作电压 （即正极端子与负极端子之间的电压）相比，设计系统时并不会考虑对地电压。此 外，电压也会因逆变器拓扑结构的不同而存在很大差别 （参见 “Sunny Boy 发电机电位图 ”）。 仅仅通过选择特定的逆变器拓扑结构并不能避免上述问题的产生。只有 （补充方法）将一个电 极接地才可确定整个 PV 发电机的电场方向，从而可避免 TCO 腐蚀或极化效应。
示例：
例如：具有由碲化镉和 / 或非晶硅制成的太阳能电池片的薄膜模块通常使用 TCO 涂层的玻 板作为太阳能电池片的底板。正确选择：变压器型 Sunny Boy 和负极接地装置。请参见章节 1.2 "TCO 侵蚀：通过 PV 发电机的负极接地来防范 " ( 第 3 页 )。
示例：
如果是易弯曲的薄膜电池，则通常会使用不锈钢板作为底板。正确选择：变压器型 Sunny Boy 或具有静轨拓扑结构但无变压器型 Sunny Boy (Sunny Boy xxxxTL-HC)。请参见章节 1.3 " 高 放电电流：通过带有静轨拓扑结构的逆变器来防范 " ( 第 4 页 )。
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技术信息
采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1.3 高放电电流：通过带有静轨拓扑结构的逆变器来防范
工作时，电容放电电流可能会超过允许值，从而触发 RCD （剩余电流保护装置）或使逆变器断开。
原因
发电机电势始终包含有纹波含量，其频率和振幅与逆变器拓扑结构相关。这会在模块与周围环 境之间形成一个可引发线路中电容放电电流的交变电场。
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技术信息
发电机接地：简单轻松地借助 SMA 接地装置实现
2 发电机接地：简单轻松地借助 SMA 接地 装置实现
为了找到可满足上述所有 PV 模块要求的合适逆变器，必须了解在运行期间为不同逆变器拓扑 结构设置的发电机电势 [2]。
下面您将看到的是在使用不同逆变器工作时，发电机正极端子 （红色）、负极端子 （蓝色） 的电势时序图。
[4] N.G. Dhere, H.P. Patil, S.M. Bet, A.U. Pai, V.V. Hadagali and U.S. Avachat：“ 关于光电模块部署的电 场退化影响的研究 ”，国家中心光电和太阳能项目评审会，2003 年 3 月 24-26 日， Denver / Colorado，NREL/CD-520-33586，p。958.
[3] C.R. Osterwald, T.J. MCMahon, J.A. del Cueto, J. Adelstein und J. Pruett：“ 具有 SnO2:F 透明导体的 薄膜模块的增强压力测试 ”，国家中心光电和太阳能项目评审会，2003 年 3 月 24-26 日， Denver / Colorado，NREL/CP-520-33567。
Sunny Boys
(V)
SB
SB TL / SMC TL
SB TL-HC （）
从发电机的电势图中可以看出，这些逆变器具有各不相同的拓扑结构。仅仅通过选择特定的逆 变器拓扑结构并不一定能确保实现如某些制造商所推荐的，会在光伏模块与周围环境之间产生 负偏压或正偏压。只有与 SMA 接地装置结合使用，才能轻松地将 PV 发电机接地。应通过保险 丝将一个发电机端子接地 （说明图中为正极接地），以确保安全性以及对发电机进行绝缘监 测。仅需完成几个简单步骤，即可在任何带有变压器的 Sunny Boy 上安装全世界普遍认可 （某 种程度上说是必需的）的接地装置。
塑封膜 底板
玻璃盖
玻璃盖
塑封膜 背盖
a-Si 非晶硅 CIS 铜铟二硒 CdTe 碲化镉
TCO/ 电镀 a-Si/CIS 电镀
TCO a-Si/CdTe 电镀
• 使用电气隔离逆变器并通过 SMA 接地装置 （分类号：ESHV-N-NR）将光伏发电机负极接 地，可形成一个电场，带正电荷的钠离子会向负极移动到，从而远离 TCO 层。这可避免腐 蚀现象的发生。应将这一措施视为首选措施。
此放电电流的大小还与 PV 发电机的容量有关。因此，可以说模块表面积越大、电容容量越高， 产生的放电电流就越大。相应地，由薄膜模块构成的发电机所受到的影响也就越大。模块内的 金属箔会使发电机电容容量大幅上升，以致达到逆变器的最大放电电流。
应对措施
计划设计系统时，应设计好模块； 如果最大放电电流预期会高于 50 mA，则需要选择具有适当 拓扑的 SMA 逆变器和较低放电电流。由于电隔离可阻止电网内的放电电流，因而带变压器的 Sunny Boy 尤为适用。同时，带有静轨拓扑结构但没有变压器的 TL-HC 系列型号逆变器也同样适 用，因为它们运行时的放电电流非常小。如果使用其他类型的 Sunny Boy 逆变器，则须在系统 规划阶段就采取相应措施，确保不必使用 RCD/FI 断路开关。如果依照现行 VDE 标准要求采用 300 mA 的断开阈值，则不会发生此问题。
2. 如果 PV 模块制造商没有提供任何产品使用说明，我们建议基于 PV 模块的特征选择逆变器， 具体特征如下表所列。
如果我们的建议与模块制造商的说明不一致，请遵循模块制造商的建议。
无变压器型逆变器
变压器型逆变器
电池技术 / 模块 设计
SB xxxxTL SMC xxxxTL
SB xxxxTL-HC
通过各种不同的拓扑结构，SMA 逆变器的应用变得更加灵活 — 它可以与适当的接地装置结合使 用，为所有模块技术提供最佳的设备。此外，我们还与模块制造商之间一直保持着密切联系， 因而可以及时遵守最新的安装建议。
Duennschicht-UCN093821
版本 2.1
1/7
技术信息
采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1 采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1.1 极化效应：通过 PV 发电机的正极接地来防范
在背接触模块 （例如电池型号为 SunPower A-300 的模块）的工作过程中，我们发现模块效率下 降的速度越来越快。
原因
除了来自光线的光子，光伏效应还需要可以可隔离正负极载流子并阻止它们立即结合的电场。 如果太阳能电池片的两个端子位于同一侧 （背接触电池就是这种情况），则电场的结构就会比 标准电池更加复杂。如果运行电压过高 (>20V)，则电池表面会产生静电荷。这会提高载流子的 再结合率，从而降低效率。 这种所谓的极化效应具有可逆性。只要 EVA 箔上的负电荷消除，效率也会 “ 恢复 ”[1]。
SMA Solar Technology AG
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技术信息
检验清单
4 检验清单
为了方便您为每一模块选择合适的逆变器，我们在此为您总结了目前最为重要的几点建议：
1. 检查 PV 模块制造商是否提供了有关发电机接地或要使用的逆变器的拓扑结构的建议。
示例：Sunpower 公司建议，对于包含具有 A-300 类型电池的组件的 PV 发电机，应正极端子 接地。正确选择：变压器型 Sunny Boy 和正极接地装置。请参见章节 1.1 " 极化效应：通过 PV 发电机的正极接地来防范 " ( 第 2 页 )。
SMA Solar Technology AG
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技术信息
采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1.2 TCO 侵蚀：通过 PV 发电机的负极接地来防范
运行相对很短一段时间之后，发现一些薄膜模块发生了所谓的 TCO （透明导电氧化物）层损 坏。玻璃盖内侧的此导电层一旦受损便无法修复，还会引起极大的功率损失。
原因
佛罗里达太阳能中心 (FSEC) 自 2000 年以来一 直在对 TCO 腐蚀的原因进行研究。研究结果 显示，TCO 腐蚀主要发生于利用覆盖工艺制 备的带有 a-Si 电池和 CdTe 电池的模块。在上 述生产过程中，模块的单层表面是玻璃盖结 构。由于玻璃盖内含约 15% 的钠物质，因此 钠和水的反应导致 TCO 腐蚀。在此情况下， 模块的边缘上会形成裂纹，这些裂纹可以贯 穿整个电池结构，从而使模块发生永久性损 坏。
系列设备 SB xxxx SMC xxxx
无接地装置 带有负极 带有正极
接地装置 接地装置
单晶硅
ห้องสมุดไป่ตู้
●
●
●
○
○
多晶硅
●
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●
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CdTe
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非晶硅
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（覆板设计）
非晶硅
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（底板设计）
CIS
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单晶硅 (A-300)
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作为底板的金属
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箔或模块设计中
说明：● 建议；○ 仅在有限范围内建议； — 不建议
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另请参阅
接地装置具有以下优点：
• 接地装置同时适用于正极和负极接地。
• 由于是内部接地，因而无需更改发电机的外部布线， 从而可节省时间。
• 通过内部熔丝实现接地，从而进一步提高安全性 （防火）。
• 由于适用的接地装置是由 SMA 研发并无缝集成到逆 变器中的，因此可以完全保留绝缘监视。SMA 设备 的此项重要安全功能可识别潜在的发电机绝缘故障。
• 另一种替代措施是密封模块边缘。这可防止水分渗入模块，从而又消除了腐蚀发生的另一 个重要基础条件。
• 通过将模块与接地结构 （例如模块框架）之间的距离最大化来减少泄漏电流，也可产生有 利影响。
上述两种效应与发电机的电势 （在这种情况下即为发电机的对地电压）直接相关。与 PV 模块 的工作电压 （即正极端子与负极端子之间的电压）相比，设计系统时并不会考虑对地电压。此 外，电压也会因逆变器拓扑结构的不同而存在很大差别 （参见 “Sunny Boy 发电机电位图 ”）。 仅仅通过选择特定的逆变器拓扑结构并不能避免上述问题的产生。只有 （补充方法）将一个电 极接地才可确定整个 PV 发电机的电场方向，从而可避免 TCO 腐蚀或极化效应。
示例：
例如：具有由碲化镉和 / 或非晶硅制成的太阳能电池片的薄膜模块通常使用 TCO 涂层的玻 板作为太阳能电池片的底板。正确选择：变压器型 Sunny Boy 和负极接地装置。请参见章节 1.2 "TCO 侵蚀：通过 PV 发电机的负极接地来防范 " ( 第 3 页 )。
示例：
如果是易弯曲的薄膜电池，则通常会使用不锈钢板作为底板。正确选择：变压器型 Sunny Boy 或具有静轨拓扑结构但无变压器型 Sunny Boy (Sunny Boy xxxxTL-HC)。请参见章节 1.3 " 高 放电电流：通过带有静轨拓扑结构的逆变器来防范 " ( 第 4 页 )。
SMA Solar Technology AG
3/7
技术信息
采用新技术的 PV 发电机的最佳运行方式
1.3 高放电电流：通过带有静轨拓扑结构的逆变器来防范
工作时，电容放电电流可能会超过允许值，从而触发 RCD （剩余电流保护装置）或使逆变器断开。
原因
发电机电势始终包含有纹波含量，其频率和振幅与逆变器拓扑结构相关。这会在模块与周围环 境之间形成一个可引发线路中电容放电电流的交变电场。
SMA Solar Technology AG
4/7
技术信息
发电机接地：简单轻松地借助 SMA 接地装置实现
2 发电机接地：简单轻松地借助 SMA 接地 装置实现
为了找到可满足上述所有 PV 模块要求的合适逆变器，必须了解在运行期间为不同逆变器拓扑 结构设置的发电机电势 [2]。
下面您将看到的是在使用不同逆变器工作时，发电机正极端子 （红色）、负极端子 （蓝色） 的电势时序图。
[4] N.G. Dhere, H.P. Patil, S.M. Bet, A.U. Pai, V.V. Hadagali and U.S. Avachat：“ 关于光电模块部署的电 场退化影响的研究 ”，国家中心光电和太阳能项目评审会，2003 年 3 月 24-26 日， Denver / Colorado，NREL/CD-520-33586，p。958.
[3] C.R. Osterwald, T.J. MCMahon, J.A. del Cueto, J. Adelstein und J. Pruett：“ 具有 SnO2:F 透明导体的 薄膜模块的增强压力测试 ”，国家中心光电和太阳能项目评审会，2003 年 3 月 24-26 日， Denver / Colorado，NREL/CP-520-33567。
Sunny Boys
(V)
SB
SB TL / SMC TL
SB TL-HC （）
从发电机的电势图中可以看出，这些逆变器具有各不相同的拓扑结构。仅仅通过选择特定的逆 变器拓扑结构并不一定能确保实现如某些制造商所推荐的，会在光伏模块与周围环境之间产生 负偏压或正偏压。只有与 SMA 接地装置结合使用，才能轻松地将 PV 发电机接地。应通过保险 丝将一个发电机端子接地 （说明图中为正极接地），以确保安全性以及对发电机进行绝缘监 测。仅需完成几个简单步骤，即可在任何带有变压器的 Sunny Boy 上安装全世界普遍认可 （某 种程度上说是必需的）的接地装置。
