Treść:
- Czym jest efekt degradacji indukowanej potencjałem (PID) w panelach słonecznych?
- Dlaczego występuje efekt degradacji indukowanej potencjałem (PID)?
- Jak wykryć efekt potencjalnej degradacji indukowanej (PID)?
- Jak zapobiegać efektowi degradacji indukowanej potencjałem (PID)?
Czym jest efekt potencjalnej degradacji (PID) w panelach słonecznych?
Efekt PID (Potential Induced Degradation) w panelach słonecznych wynika ze znacznej różnicy potencjałów między materiałem półprzewodnikowym (ogniwem) a innymi elementami modułu, takimi jak szkło, mocowania lub aluminiowa rama. Ta różnica napięć indukuje upływ prądu, powodując migrację jonów ujemnych i dodatnich. Jony ujemne wydostają się przez aluminiową ramę, podczas gdy jony dodatnie, w szczególności jony sodu, przemieszczają się na powierzchnię ogniwa. Proces ten zasadniczo "zanieczyszcza" ogniwo, zmniejszając jego efekt fotowoltaiczny i powodując straty mocy. Efekty PID mogą prowadzić do znacznych strat mocy, potencjalnie sięgających nawet 20%, a ich konsekwencje nie są od razu widoczne - ich ujawnienie się może zająć od kilku miesięcy do kilku lat.
Dlaczego występuje efekt PID (Potential Induced Degradation)?
Efekt PID (Potential Induced Degradation) występuje zwykle w przypadku długotrwałego użytkowania systemów fotowoltaicznych, zwłaszcza w środowiskach o wysokiej temperaturze i wilgotności.
1. Wysoka temperatura i wilgotność:
Wysoka temperatura i wilgotność są głównymi czynnikami powodującymi potencjalną indukowaną degradację (PID) paneli słonecznych. Zwiększona wilgotność prowadzi do gromadzenia się wilgoci na powierzchni panelu, tworząc ścieżki przewodzące i wyzwalając różnice potencjałów oraz efekty PID. Co więcej, podwyższona wilgotność sprzyja migracji nośników ładunku, co skutkuje nierównomiernym rozkładem prądu i późniejszym spadkiem wydajności.
Wraz ze wzrostem temperatury, zmiany właściwości półprzewodników, zwiększona ruchliwość elektronów i przyspieszone powstawanie różnicy potencjałów nasilają efekty PID, ostatecznie powodując degradację materiału w panelach słonecznych. Połączony wpływ podwyższonej wilgotności i temperatury intensyfikuje te efekty, przy czym wilgotność ułatwia adsorpcję pary wodnej, a wysokie temperatury przyspieszają parowanie, zwiększając w ten sposób różnice potencjałów.
2.Konfiguracja systemu:
Konfiguracja systemu fotowoltaicznego, w tym uziemienie, typ modułu i typ ogniwa, odgrywa znaczącą rolę w PID. Potencjał napięcia i polaryzacja modułu wpływają na występowanie PID. Na tę zależność wpływa położenie panelu w tablicy i uziemienie systemu. Zazwyczaj PID wiąże się z ujemnym potencjałem napięcia względem ziemi, co sprawia, że bardziej ujemnie naładowany panel jest bardziej podatny na ryzyko PID.
3. Obciążenia na szklanej powierzchni:
Jeśli szklana powierzchnia panelu słonecznego przenosi obciążenia, takie jak kurz lub inne zanieczyszczenia, może to zwiększyć różnicę potencjałów i prowadzić do efektu PID.
Różne czynniki związane z obciążeniami paneli słonecznych przyczyniają się do efektów potencjalnej degradacji (PID). Tłumienie powierzchniowe wywołane obciążeniami tworzy cienką warstwę na szkle, zwiększając tłumienie powierzchniowe i utrudniając migrację ładunków. Powoduje to koncentrację różnic potencjałów na powierzchni, zakłócając równomierny rozkład elektronów, zwiększając ryzyko PID. Wywołane obciążeniem zmiany właściwości optycznych, takie jak zmieniona absorpcja światła, prowadzą do nierównomiernej absorpcji, generując lokalne różnice potencjałów, które nasilają się pod wpływem silnego światła słonecznego. Obciążenia wpływają na przewodność cieplną, powodując lokalne zmiany temperatury, przyspieszając migrację elektronów i zwiększając różnice potencjałów, zwłaszcza w bezpośrednim świetle słonecznym. Obciążenia pochłaniające wilgoć tworzą kanał przewodzący, przyspieszając PID. Częste czyszczenie jest konieczne, aby zmniejszyć różnice potencjałów, utrzymać wydajność panelu i zmniejszyć prawdopodobieństwo PID z powodu obciążeń.
Jak wykryć efekt degradacji indukowanej potencjałem (PID)?
Aby ustalić, czy panele słoneczne są dotknięte efektem PID, można przeprowadzić test krzywej I-V. PID zmniejsza wydajność paneli słonecznych poprzez zmniejszenie rezystancji bocznikowej modelu elektrycznego (patrz rysunek 1). Odpowiada to wzrostowi prądu upływu, co skutkuje zmniejszeniem prądu wyjściowego (a tym samym całkowitej wydajności wyjściowej) i wpływa na krzywą I-V, jak pokazano na rysunku 2.
Rysunek 1: Model panelu słonecznego z jedną diodą
Rysunek 2: Porównanie krzywej I-V między modułem PV z PID i bez PID
Norma IEC 62804 została ustanowiona w celu oceny zdolności paneli słonecznych do wytrzymywania wysokich napięć bez ulegania degradacji. Zalecane podejście obejmuje wystawienie paneli słonecznych na działanie napięcia stałego o wartości 1000 V w warunkach 85% wilgotności względnej i temperatury 60ºC przez 96 godzin. Wykres ilustruje wskaźnik Pmpp/W (gdzie Pmpp oznacza maksymalną moc panelu), któremu towarzyszą obrazy panelu wyświetlającego elektroluminescencję zarówno przed, jak i po teście.
Powyższa wizualna reprezentacja wskazuje, że system PV napotkał spadek mocy o około 25% podczas testu PID. Zgodnie z normą IEC 60924, aby spełnić określone wymagania, spadek ten nie powinien przekraczać 5%. Chociaż mogą istnieć różnice między panelami słonecznymi, ważne jest, aby pamiętać, że norma ta została ustanowiona w wyniku szeroko zakrojonych testów na różnych panelach fotowoltaicznych.
Jak zapobiegać efektowi PID (Potential Induced Degradation)?
Na występowanie efektu PID wpływa zazwyczaj szereg czynników środowiskowych i operacyjnych. Aby zapewnić stabilność i wydajność systemu paneli słonecznych, należy podjąć szereg środków w celu zapobiegania i łagodzenia wpływu efektu PID.
1. Stosowanie paneli słonecznych z technologią anty-PID:
Należy wybierać panele słoneczne o właściwościach zapobiegających efektowi PID. Niektórzy producenci stosują unikalne technologie ogniw w celu złagodzenia lub stłumienia występowania efektu PID, takie jak panele słoneczne HJT.
Panele słoneczne HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) firmy Maysun skutecznie zapobiegają degradacji indukowanej potencjałem (PID) poprzez strategiczne zastosowanie warstwy przezroczystego tlenku przewodzącego (TCO) na powierzchni szkła. Ta warstwa TCO zapobiega polaryzacji ładunku, strukturalnie zapobiegając degradacji PID. Wraz z konstrukcją heterozłącza i wewnętrzną cienką warstwą, panele słoneczne HJT firmy Maysun minimalizują migrację ładunku, zmniejszają nierównomierny rozkład prądu i skutecznie ograniczają ryzyko PID, zapewniając zwiększoną stabilność w trudnych warunkach. Dodatkowo, panele te są certyfikowane zgodnie z normą Solar Module Test Module PID Resistance-IEC 62804, zapewniając najwyższą jakość.
Panele słoneczne Maysun Solar HJT były dystrybuowane do kilku krajów europejskich. Klienci wyrazili swoje zadowolenie z imponującej wydajności i niezawodności paneli słonecznych Maysun HJT.
2. Optymalizacja projektu systemu:
Zoptymalizowany projekt systemu jest kolejnym kluczowym czynnikiem w zapobieganiu efektom PID. Zoptymalizuj projekt systemu za pomocą następujących środków:
Śledzenie punktu maksymalnej mocy (MPPT): technologia MPPT pomaga zapewnić, że panele pracują w punkcie maksymalnej mocy w różnych warunkach oświetleniowych, co zmniejsza ryzyko nierównomiernego rozkładu prądu i spowalnia występowanie efektu PID.
Technologia wyrównywania prądu: Wprowadzenie technologii wyrównywania prądu pomaga utrzymać równomierny rozkład prądu pomiędzy panelami, zmniejszając tym samym możliwość wystąpienia efektu PID spowodowanego potencjalnymi różnicami potencjałów.
3.Powłoki ochronne:
Zastosowanie odpornych na kurz, parę wodną i zanieczyszczenia powłok ochronnych na powierzchni paneli słonecznych może złagodzić atak zanieczyszczeń powierzchniowych na panele i zmniejszyć ryzyko wystąpienia efektów PID.
Powłoki te mogą obejmować
Powłoki odporne na kurz: Spowalniają osadzanie się kurzu i utrzymują powierzchnię panelu w czystości.
Powłoki odporne na parę wodną: Zapobiegają przenikaniu pary wodnej i zmniejszają wpływ wilgotności na różnice potencjałów.
Powłoki zapobiegające zanieczyszczeniom: Ograniczają przywieranie tłuszczu, ptasich odchodów i innych zanieczyszczeń oraz utrzymują optyczną przejrzystość powierzchni.
4. Regularne czyszczenie:
Regularne czyszczenie powierzchni paneli słonecznych jest kluczowym środkiem utrzymania wydajności systemu. Usuwanie kurzu, liści, ptasich odchodów i innych obciążeń pomaga utrzymać czystą powierzchnię i ograniczyć powstawanie potencjalnych różnic potencjałów. Regularne czyszczenie pomaga również utrzymać przepuszczalność światła panelu i poprawić wydajność absorpcji światła.
Co więcej, PID jest często odwracalny. Jeśli wystąpi PID, jedna z metod łagodzenia obejmuje uziemienie ujemnego zacisku DC falownika, aby zapobiec ujemnym napięciom na łańcuchu. Podejście to jest skuteczne, gdy falownik pozwala na takie działanie i wdrożono wszystkie niezbędne środki ostrożności. Inną strategią łagodzącą jest zastosowanie "skrzynek anty-PID" umieszczonych między łańcuchem a falownikiem. Skrzynki te odwracają potencjał stosowany przez falownik, aby przeciwdziałać ujemnym napięciom na dotkniętych panelach słonecznych. Ich wpływ polega na zmianie polaryzacji każdego łańcucha w czasie, zmniejszając prawdopodobieństwo wystąpienia PID i umożliwiając każdemu modułowi "odzyskanie" z ujemnego potencjału, którego doświadczył.
Od 2008 roku firma Maysun Solar zajmuje się produkcją najwyższej klasy paneli słonecznych. Zapoznaj się z naszą różnorodną ofertą, w tym panelami półciętymi, MBB, IBC, HJT i panelami gontowymi dostępnymi w wykończeniach srebrnym, w pełni czarnym, z czarną ramą i szklanym. Panele charakteryzują się znakomitym wzornictwem i wyjątkową wydajnością, poprawiając estetykę każdego budynku. Maysun Solar jest godnym zaufania wyborem dzięki swoim biurom, magazynom i trwałej współpracy z wiodącymi instalatorami w wielu krajach. W przypadku pytań dotyczących fotowoltaiki lub najnowszych ofert paneli słonecznych, prosimy o kontakt; chętnie pomożemy.
Referencje:
Greensolver, & Greensolver. (2021b, November 26). Potential Induced Degradation (PID) – What is it? - Greensolver. Greensolver.
Admin-D3v. (2020, July 6). LID vs PID: What’s degrading your solar panels? Raycatch | AI Diagnostics for Solar Energy.
Was ist der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) von Solarmodulen? (n.d.). Was Ist Der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) Von Solarmodulen?
Causes and solutions of the potential Induced Degradation (PID) effect in PV modules - Technical articles. (2020, July 9).
Może Ci się również spodobać: