Mikä on potentiaalin aiheuttama hajoamisvaikutus (PID) ja miten se vältetään?

Sisältö:

Mikä on potentiaalin aiheuttama hajoamisvaikutus (PID) aurinkopaneeleissa?
Miksi PID-ilmiö (Potential Induced Degradation) esiintyy?
Miten havaitaan potentiaalin aiheuttama hajoaminen (PID-vaikutus)?
Miten estetään potentiaalin aiheuttama hajoaminen (PID-vaikutus)?

Potentiaalin aiheuttama hajoaminen (PID) aurinkopaneeleissa johtuu huomattavasta potentiaalierosta puolijohdemateriaalin (kennon) ja moduulin muiden osien, kuten lasin, kiinnikkeiden tai alumiinirungon, välillä. Tämä jännite-ero aiheuttaa virtavuotoa, mikä saa aikaan negatiivisten ja positiivisten ionien siirtymisen. Negatiiviset ionit poistuvat alumiinikehyksen läpi, kun taas positiiviset ionit, erityisesti natriumionit, siirtyvät kennon pinnalle. Tämä prosessi "saastuttaa" kennon, mikä heikentää sen aurinkosähköistä vaikutusta ja aiheuttaa tehohäviöitä. PID-vaikutukset voivat johtaa merkittäviin tehohäviöihin, jotka voivat olla jopa 20 prosenttia, eivätkä seuraukset näy välittömästi - näiden vaikutusten ilmeneminen voi kestää useista kuukausista muutamaan vuoteen.

Potentiaalin aiheuttama hajoaminen (PID) tapahtuu yleensä aurinkosähköjärjestelmien pitkäaikaisessa käytössä, erityisesti korkeissa lämpötiloissa ja kosteissa ympäristöissä.

1.Korkea lämpötila ja kosteus:

Korkea lämpötila ja kosteus ovat aurinkopaneelien potentiaalin aiheuttaman hajoamisen (PID) ensisijaisia aiheuttajia. Lisääntynyt kosteus johtaa kosteuden kerääntymiseen paneelin pinnalle, jolloin paneelin pinnalle muodostuu johtavia reittejä, jotka aiheuttavat potentiaalieroja ja PID-vaikutuksia. Lisäksi kohonnut kosteus edistää varauksenkuljettajien siirtymistä, mikä johtaa virran epätasaiseen jakautumiseen ja sitä seuraavaan suorituskyvyn heikkenemiseen.
Lämpötilan noustessa puolijohteiden ominaisuuksien muutokset, elektronien liikkuvuuden lisääntyminen ja potentiaalierojen nopeutunut muodostuminen pahentavat PID-vaikutuksia ja aiheuttavat lopulta materiaalin hajoamista aurinkopaneeleissa. Kohonneen kosteuden ja lämpötilan yhteisvaikutus voimistaa näitä vaikutuksia, sillä kosteus helpottaa vesihöyryn adsorptiota ja korkeat lämpötilat kiihdyttävät haihtumista, jolloin potentiaalierot kasvavat.

2.Järjestelmän kokoonpano:

PV-järjestelmän kokoonpanolla, mukaan lukien maadoitus, moduulityyppi ja kennotyyppi, on merkittävä rooli PID:n kannalta. Moduulin jännitepotentiaali ja napaisuus vaikuttavat PID:n esiintymiseen. Tähän riippuvuuteen vaikuttavat paneelin sijainti paneelissa ja järjestelmän maadoitus. Tyypillisesti PID liittyy negatiiviseen jännitepotentiaaliin maadoitukseen nähden, mikä tekee negatiivisemmin varautuneesta paneelista alttiimman PID-riskille.

3.Lasipintaan kohdistuvat kuormat:

Jos aurinkopaneelin lasipinnalla on kuormitusta, kuten pölyä tai muita epäpuhtauksia, tämä voi kasvattaa potentiaalieroa ja johtaa PID-ilmiöön.

Aurinkopaneeleihin kohdistuvaan kuormitukseen liittyvät erilaiset tekijät vaikuttavat PID-vaikutuksiin (Potential Induced Degradation). Kuormituksen aiheuttama pinnan vaimennus muodostaa lasille ohuen kalvon, joka lisää pinnan vaimennusta ja estää varauksen siirtymisen. Tämä keskittää potentiaalieroja pintaan, mikä häiritsee elektronien tasaista jakautumista ja lisää PID-riskiä. Kuormituksen aiheuttamat muutokset optisissa ominaisuuksissa, kuten muuttunut valon absorptio, johtavat epätasaiseen absorptioon, mikä synnyttää paikallisia potentiaalieroja, joita voimakas auringonvalo pahentaa. Kuormat vaikuttavat lämmönjohtavuuteen aiheuttaen paikallisia lämpötilavaihteluita, kiihdyttävät elektronien siirtymistä ja lisäävät potentiaalieroja erityisesti suorassa auringonvalossa. Kosteutta imevät kuormat luovat johtavan kanavan, mikä kiihdyttää PID:tä. Tiheä puhdistus on tarpeen potentiaalierojen pienentämiseksi, paneelin suorituskyvyn ylläpitämiseksi ja kuormituksista johtuvan PID:n todennäköisyyden vähentämiseksi.

I-V-käyrätesti voidaan tehdä sen selvittämiseksi, vaikuttaako PID aurinkopaneeleihin. PID heikentää aurinkopaneelien suorituskykyä pienentämällä sähkömallin shunttiresistanssia (ks. kuva 1). Tämä vastaa vuotovirran kasvua, mikä johtaa lähtövirran (ja siten kokonaislähtökapasiteetin) pienenemiseen, ja se vaikuttaa I-V-käyrään kuvan 2 mukaisesti.

Kuva 1: Aurinkopaneelin yhden diodin malli.

Kuva 2: I-V-käyrän vertailu aurinkosähkömoduulin välillä, johon on vaikuttanut PID, ja aurinkosähkömoduulin välillä, johon ei ole vaikuttanut PID.

IEC-standardi 62804 perustettiin arvioimaan aurinkopaneelien kykyä kestää korkeita jännitteitä ilman, että ne heikkenevät. Määritellyssä menetelmässä aurinkopaneelit altistetaan 1000 V:n tasajännitteelle 85 %:n suhteellisessa kosteudessa ja 60 ºC:n lämpötilassa 96 tunnin ajan. Kuvaajassa on esitetty Pmpp/W-luokitus (jossa Pmpp edustaa paneelin enimmäistehoa), ja siihen on liitetty kuvia paneelista, jossa näkyy elektroluminesenssia sekä ennen testiä että sen jälkeen.

Yllä oleva visuaalinen esitys osoittaa, että aurinkosähköjärjestelmän teho laski noin 25 prosenttia PID-testin aikana. IEC-standardin 60924 mukaan tämä vähennys ei saisi ylittää 5:tä prosenttia, jotta se täyttäisi asetetut vaatimukset. Vaikka aurinkopaneeleissa voi olla eroja, on tärkeää huomata, että tämä standardi on laadittu laajoilla testeillä, jotka on tehty erilaisilla aurinkosähköpaneeleilla.

PID-vaikutusten esiintymiseen vaikuttavat yleensä monet ympäristö- ja käyttötekijät. Aurinkopaneelijärjestelmän vakauden ja suorituskyvyn varmistamiseksi on toteutettava useita toimenpiteitä PID-vaikutuksen vaikutuksen estämiseksi ja lieventämiseksi.

1.Käytä aurinkopaneeleita, joissa on anti-PID-tekniikka:

Valitse aurinkopaneelit, joilla on anti-PID-ominaisuudet. Jotkut valmistajat käyttävät ainutlaatuisia kennotekniikoita PID-vaikutusten esiintymisen lieventämiseksi tai lieventämiseksi tai tukahduttamiseksi, kuten HJT-aurinkopaneelit.

Maysunin HJT-aurinkopaneelit (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) estävät tehokkaasti potentiaalin aiheuttaman hajoamisen (PID) käyttämällä lasipinnalla strategisesti läpinäkyvän johtavan oksidikalvon (TCO) kerrosta. Tämä TCO-kerros estää varauksen polarisoitumisen, mikä estää rakenteellisesti PID-hajoamisen. Heterojunktion rakenteen ja sisäisen ohuen kerroksen ohella Maysunin HJT-aurinkopaneelit minimoivat varauksen siirtymisen, vähentävät epätasaista virran jakautumista ja lieventävät tehokkaasti PID-riskiä, mikä takaa paremman vakauden haastavissa ympäristöissä. Lisäksi nämä paneelit on sertifioitu Solar Module Test Module PID Resistance-IEC 62804 -standardin mukaisesti, mikä takaa erinomaisen laadun.

Maysun Solar HJT -aurinkopaneeleita on toimitettu useisiin Euroopan maihin. Asiakkaat ovat kertoneet olevansa tyytyväisiä Maysun HJT -aurinkopaneelien vaikuttavaan suorituskykyyn ja luotettavuuteen.

2. Optimoi järjestelmän suunnittelu:

Optimoitu järjestelmäsuunnittelu on toinen avaintekijä PID-vaikutusten estämisessä. Optimoi järjestelmäsuunnittelu seuraavin keinoin:
Maksimitehopisteen seuranta (MPPT): MPPT-tekniikka auttaa varmistamaan, että paneelit toimivat maksimitehopisteessä erilaisissa valo-olosuhteissa, mikä vähentää epätasaisen virranjakelun riskiä ja hidastaa PID-vaikutuksen esiintymistä.
Virran tasaustekniikka: Virran tasaustekniikan käyttöönotto auttaa ylläpitämään tasaista virran jakautumista paneelien välillä, mikä vähentää mahdollisten potentiaalierojen aiheuttamien PID-ilmiöiden mahdollisuutta.

3.Suojapinnoitteet:

Aurinkopaneelien pinnalle levitettävät pölyä, vesihöyryä ja saastumista kestävät suojapinnoitteet voivat lieventää pinnan epäpuhtauksien vaikutusta paneeleihin ja vähentää PID-vaikutusten riskiä.
Näitä pinnoitteita voivat olla mm:
Pölynkestävät pinnoitteet: Hidastavat pölyn laskeutumista ja pitävät paneelin pinnan puhtaana.
Vesihöyryä kestävät pinnoitteet: Estävät vesihöyryn tunkeutumisen ja vähentävät kosteuden vaikutusta potentiaalieroihin.
Saastumista estävät pinnoitteet: Vähentävät rasvan, lintujen ulosteiden ja muiden epäpuhtauksien tarttumista ja säilyttävät pinnan optisen läpinäkyvyyden.

4. Säännöllinen puhdistus:

Aurinkopaneelin pinnan säännöllinen puhdistus on keskeinen toimenpide järjestelmän suorituskyvyn ylläpitämiseksi. Pölyn, lehtien, lintujen ulosteiden ja muun kuormituksen poistaminen auttaa pitämään pinnan puhtaana ja vähentämään mahdollisten potentiaalierojen muodostumista. Säännöllinen puhdistus auttaa myös ylläpitämään paneelin valonläpäisevyyttä ja parantamaan valon absorptiotehokkuutta.

Lisäksi PID on usein palautettavissa. Jos PID esiintyy, yksi lieventämismenetelmä on maadoittaa invertterin negatiivinen DC-liitin, jotta estetään negatiivisten jännitteiden syntyminen ketjuun. Tämä lähestymistapa on tehokas, jos taajuusmuuttaja sallii tällaisen toiminnan ja jos kaikki tarvittavat varotoimet on toteutettu. Toinen lieventämisstrategia on "anti-PID-boxien" käyttö, jotka on sijoitettu merkkijonon ja taajuusmuuttajan väliin. Nämä laatikot kääntävät vaihtosuuntaajan käyttämän potentiaalin negatiivisten jännitteiden torjumiseksi aurinkopaneeleissa. Niiden vaikutuksesta kunkin säikeen polarisaatio vaihtelee ajan mittaan, mikä vähentää PID:ien todennäköisyyttä ja antaa kunkin moduulin "toipua" kokemastaan negatiivisesta potentiaalista.

Vuodesta 2008 lähtien Maysun Solar on omistautunut huippuluokan aurinkopaneelien valmistukselle. Tutustu monipuoliseen valikoimaamme, johon kuuluu puoliksi leikattuja, MBB-, IBC-, HJT- ja vyöruusuisia aurinkopaneeleita, jotka ovat saatavana hopeisena, täysin mustana, mustana kehyksenä ja lasilasipinnoitteena. Paneeleissa on hieno muotoilu ja poikkeuksellinen suorituskyky, jotka parantavat minkä tahansa rakennuksen esteettisyyttä. Maysun Solarilla on vakiintuneet toimistot, varastot ja kestävät kumppanuudet johtavien asentajien kanssa useissa maissa, joten se on luotettava valinta. Jos sinulla on kysyttävää aurinkosähköstä tai uusimmista aurinkopaneelien tarjouksista, ota rohkeasti yhteyttä; olemme innokkaita auttamaan sinua.

Viite:

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).

Saatat myös pitää: