Aký je anti-PID účinok solárneho panelu?
1. PID efekt
Úplný názov PID je: Potenciálna indukovaná degradácia, čo znamená potenciálne indukovaná degradácia.
PID efekt bol prvýkrát objavený a navrhnutý americkou spoločnosťou SunPower v roku 2005. Ide o dlhodobú prevádzku komponentov pri vysokom napätí, existenciu zvodového prúdu medzi krycím sklom, obalovými materiálmi a rámami a akumuláciu a veľké množstvo náboja na povrchu článku, čo zhoršuje pasivačný efekt na povrchu článku, čo vedie k zníženiu faktora plnenia, skratového prúdu a napätia naprázdno, čím je výkon súčiastky nižší ako pri návrhu štandardné. Stupeň útlmu môže dosiahnuť 50 %, ale tento útlm je reverzibilný.
2. Mechanizmus účinku PID
① Efekt vysokého napätia
Rozsiahla aplikácia fotovoltaických systémov viedla k stále vyšším systémovým napätiam. Batériové moduly často vyžadujú zapojenie viacerých modulov do série na dosiahnutie pracovného napätia MPPT meniča, čo vedie k veľmi vysokému napätiu naprázdno a pracovnému napätiu.
Ak si ako príklad vezmeme 72-modul článkovej batérie s výkonom 450 W v prostredí STC, napätie naprázdno 20-modulu reťazcovej batérie je až 1 000 V a pracovné napätie až 800 V. Keďže fotovoltaické elektrárne musia byť vybavené ochranou pred bleskom a uzemňovacími projektmi, rámy z hliníkových zliatin všeobecných komponentov musia byť uzemnené a medzi batériovými článkami a hliníkovým rámom sa vytvorí jednosmerné vysoké napätie takmer 1000 V, čo spôsobí predpätie napätia medzi obvodom a kovovým uzemňovacím rámom.
② Migrácia iónov
Pod vysokým napätím medzi obalovým materiálom batériového modulu a materiálmi na jeho hornom a spodnom povrchu a medzi článkom batérie a jeho uzemneným kovovým rámom dochádza k migrácii iónov, čo vedie k zníženiu výkonu komponentov.
Keď je solárny článok polarizovaný vysokým záporným napätím, existuje relevantný rozdiel napätia medzi samotnou batériou a rámom modulu. Toto má nulový potenciál, pretože väčšinu času je uzemnené, takže kvôli veľmi krátkej vzdialenosti medzi solárnym článkom a rámom a kvôli možným nečistotám v tesniacom materiáli môže medzi článkom a rámom vznikať prúd. únik prúdu pre celý fotovoltický modul.
3. Príčiny PID efektu
① Vodná para vstupujúca do solárneho panelu
Vodná para má významný vplyv na PID efekt v solárnych paneloch. Keď teplota stúpa, vodná para vo vzduchu začne kondenzovať a hromadiť sa na povrchu solárneho panelu. V priebehu času môže táto kondenzácia viesť k akumulácii vlhkosti v solárnom paneli, čo môže spôsobiť problémy.
Vodná para, ktorá vstupuje do solárneho panelu, môže vytvoriť uzavretý elektrický okruh so solárnymi článkami a ďalšími komponentmi solárneho panelu. To má za následok tok elektriny, ktorý môže spôsobiť, že solárny panel bude fungovať horšie, ako by mal.
② Hydrolýza EVA
Druhou hlavnou príčinou PID efektu je hydrolýza enkapsulačného materiálu Ethylene Vinyl Acetate (EVA). EVA je široko používaný zapuzdrovací materiál pri výrobe solárnych panelov. Pri vystavení vysokej vlhkosti a teplote je EVA náchylná na tvorbu kyseliny octovej (octu).
Kyselina octová produkovaná hydrolýzou EVA interaguje s kovovými komponentmi solárneho panelu a vytvára dráhu pre tok prúdu. Tok tohto prúdu spôsobuje stratu výkonu.
③ Chemické reakcie na povrchu skla
Treťou príčinou PID efektu je chemická reakcia medzi kyselinou octovou a skleneným povrchom solárneho panelu. Kombináciou kyseliny octovej a skleneného povrchu vzniká octan sodný. Octan sodný je roztok elektrolytu, ktorý môže viesť elektrinu. Tento tok elektriny vedie k strate výkonu.
④ Ióny sodíka pohybujúce sa v elektrickom poli
Štvrtým dôvodom PID efektu je pohyb sodíkových iónov v elektrickom poli. Sodík je najpohyblivejším iónom v skle a keď vstúpi do solárneho panelu, reaguje so solárnymi článkami a vytvára uzavretý okruh.
Keď sú solárne panely vystavené vysokému rozdielu napätia, sodíkové ióny môžu migrovať v solárnom paneli a vytvárať oblasti s vysokým elektrickým potenciálom. Tento tok elektriny vedie k strate výkonu.
4. Testovacia metóda PID
Existuje špecifická séria noriem - IEC 62804 Fotovoltaické (PV) moduly: Testovacia metóda na zisťovanie potenciálne indukovanej degradácie. Skúšobné podmienky na detekciu potenciálne indukovanej degradácie podľa IEC 62084 sú:
60 stupňová teplota vzduchu
85% relatívnej vlhkosti
Predpätie +1000V, -1000V, +1500V alebo -1500V (v závislosti od charakteristík FV modulu)
Celkový čas testu je 96 hodín
Kritériá vyhovenia sa týkajú hlavne zníženia výkonu nameraného na konci testu. Ak nepresiahne 5 %, test je úspešný. Preto tento test nezaručuje, že sa nevyskytne PID alebo že modul je bez PID. FV moduly s nižšou degradáciou výkonu v certifikácii IEC 62804 môžu byť najodolnejšie voči účinkom PID. V súčasnosti niektorí výrobcovia predlžujú trvanie (až 600 hodín) certifikácie a tento typ testu je spoľahlivý pre produkty, ktoré sú odolné voči účinkom PID.
5. Riešenia PID efektu
PID efekt modulov kryštalického kremíka typu P (konvenčné články ASF, články PERC)
Pri skutočnej prevádzke elektrární je PID útlm bežný v konvenčných kryštalických kremíkových moduloch s rámami (sodnovápenaté sklo, EVA fólia). Čím vyššie je napätie DC systému, tým väčšia je vlhkosť a čím vyššia je teplota, tým vážnejší je útlm PID. PID efekt modulov kryštalického kremíka typu P možno znížiť nasledujúcimi metódami:
A. Na odstránenie Na+ a Ca+2 iónov použite kremenné sklo namiesto sodnovápenatého skla;
B. Používajte bezrámové moduly s dvojitým sklom, aby ste zabránili uzemneniu rámu;
C. Používajte kompozitné rámy (nylon, polyuretánové materiály atď.);
Zlepšenie EVA alebo zvýšenie hustoty nitridového filmu na povrchu článku;
② PID efekt modulov kryštalického kremíka typu N (články TOPCon)
PID efekt modulov kryštalického kremíka typu N už nie je spôsobený migrujúcimi iónmi (Na+, Ca+2), ale dielektrickou polarizáciou pasivačnej vrstvy spôsobenou rozdielom potenciálov medzi batériou a rámom modulu. Preto sa PID efektu modulov kryštalického kremíka typu N dá zabrániť zavedením pasivačnej vrstvy s vyššou vodivosťou a nižšou dielektrickou konštantou.
③ PID efekt komponentov batérie HJT
Štruktúra batérie HJT je úplne odlišná od PERC a TOPCon. Pasivačná vrstva používa namiesto SiN4 transparentný oxidový vodivý film (TCO). V podmienkach predpätia vysokého napätia neexistuje žiadna izolačná vrstva pre nahromadený náboj, takže jav PID nenastane. Preto má batéria HJT potenciál odolávať PID.