POTANSİYEL KAYNAKLI BOZULMA (PID): FOTOVOLTAİK PANEL VERİMLİLİĞİNE YÖNELİK BİR TEHDİT
Dünya enerji ihtiyacını karşılamak için giderek daha fazla yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelirken, güneş enerjisi sürdürülebilir bir gelecek arayışında kilit bir oyuncu olarak ortaya çıkmıştır. Enerji çıkışını en üst düzeye çıkarmak ve sistemin uzun ömürlü olmasını sağlamak için güneş panellerinin verimli çalışması şarttır.
Fotovoltaik (PV) güneş enerjisi endüstrisi, güneş panellerinin kullanım ömrü boyunca performansında düşüşe neden olabilen Potansiyel Kaynaklı Bozulma (PID) şeklinde önemli bir zorlukla karşı karşıyadır. PID, modülün ön ve arka elektrotları arasındaki elektriksel potansiyel farkından kaynaklanır. Bu arıza nem, yüksek sıcaklıklar ve bazı kimyasallar gibi dış faktörler tarafından tetiklenebilir. PV modülleri için PID'ye karşı daha dayanıklı yeni malzeme ve tasarımların geliştirilmesinin yanı sıra, bu zorluğun üstesinden gelmek için iyileştirilmiş test yöntemleri ve PID önleme stratejileri ele alınmalıdır.
Giriş
Genel olarak PID, PV modülünün ön ve arka elektrotları arasında birkaç yüz milivolt veya daha fazla bir voltajdan kaynaklanabilir. Bu voltajın modülün performansı üzerindeki etkisi PID'nin şiddetine bağlıdır.
PV modülü tipik olarak PID test cihazına, modülün ön ve arka elektrotları test cihazına zıt kutuplarda bağlı olacak şekilde bağlanır. Test cihazı daha sonra modüle, tipik olarak modülün normal çalışma koşulları altında karşılaşması beklenen maksimum voltaj ve akımdan daha yüksek bir seviyede voltaj ve akım uygular.
Test cihazı, modülü zorlayacak ve PID'ye yol açabilecek koşulları simüle edecek kadar yüksek, ancak modüle zarar verecek kadar yüksek olmayan bir voltaj ve akım uygular. Test tipik olarak güç çıkışındaki değişiklikler veya PID'nin göstergesi olabilecek diğer parametreler de dahil olmak üzere PV modülünün performansı hakkında veri sağlar.
PID Test Sistemi
PID arızasını tanımlamak için kullanılan bir diğer teknik, tipik olarak PV modüllerindeki kusurları veya çatlakları tanımlamak için kullanılan Elektrolüminesans (EL) görüntülemedir. EL görüntülemeden elde edilen bilgiler dayanıklılık ve güvenilirlik sorunlarına katkıda bulunur. Ön ve arka elektrotlar arasındaki potansiyel fark, elektrotlar arasında bir elektrik akımının akmasına neden olabilir ve bu da ışık emisyon modellerinde değişikliklere yol açabilir. Bir PV modülünün EL görüntülerini analiz ederek, ışık emisyon modellerinde PID'nin göstergesi olabilecek herhangi bir değişikliği tespit etmek mümkündür. Işık emisyonlarındaki azalma, PID'nin performansı etkilediğinin açık bir göstergesidir.
EL Görüntüleri: Üstteki şekilde PID'den etkilenen modülün kenarlarında daha koyu bölgeler vardır
İyonik hareket, PV modüllerinde PID ile ilişkili mekanizmalardan biridir. Sodyum iyonları, cam ve kapsülleyici malzemeler gibi PV modül yapımında kullanılan malzemelerde doğal olarak bulunur. Normal çalışma koşulları altında bu iyonlar nispeten stabil kalır. Ancak, modül yüksek voltaj ve sıcaklıklara maruz kaldığında, Na+ iyonları elektrik alanının varlığı nedeniyle modül yapısı boyunca sürüklenebilir. Sodyum iyonlarının (Na+) geleneksel kristal silikon PV modüllerinin ön camından ve kapsülleyicisinden geçişi PID'ye katkıda bulunacaktır.
Na+ iyonları negatif önyargılı hücreye doğru göç ederken yüzeyin yakınında birikir ve lokalize bir elektrik alanı oluşturur. Bu elektrik alanı hücre içinde bir yük dengesizliğine yol açarak elektrik performansını düşürebilir. Yüzeye yakın pozitif yüklerin birikmesi, p-n bağlantısında ters bir önyargıya neden olarak hücrenin çıkış voltajını ve nihayetinde güç çıkışını azaltabilir. Sodyum iyonlarının göçü, modül içindeki nemin varlığıyla kolaylaştırılır. Su molekülleri iyonik göç için kolay bir yol sağlayabilir ve kapsülleyici malzemenin iyonik iletkenliğini artırabilir.
Kaçak Akımlar için Potansiyel Hatlar (1,2,3,4,5,6)
PV modüllerinin fotovoltaik PID'ye duyarlılığını test etmek için geliştirilmiş PID test yöntemleri şunlardır; Sıcaklık ve nem döngüsü testi, Doğru akım önyargı testi ve Hızlandırılmış yaşlanma ve test.
Sıcaklık ve Nem Döngüsü
Modül, sıcaklık ve nem seviyelerinin hassas bir şekilde kontrol edildiği kontrollü bir ortama, tipik olarak bir odaya yerleştirilir. Modüle birkaç gün boyunca değişen sıcaklık ve nem seviyelerinde çoklu döngüler uygulanır. Testin ardından PV modülü, güç çıkışı ölçülerek, elektriksel özellikler analiz edilerek veya EL görüntüleri incelenerek PID'ye işaret eden herhangi bir performans değişikliği veya sorun açısından değerlendirilir.
Doğru Akım Öngerilim Testi
Modüle, normal çalışma koşulları altında modülün karşılaşması beklenen maksimum voltajdan daha yüksek bir seviyede DC voltajı uygulanır. DC bias testi, modülün yeterli strese maruz kaldığından emin olmak için tipik olarak birkaç gün boyunca gerçekleştirilir.
Hızlandırılmış Eskitme Testi
Hızlandırılmış eskitme testi yapmak için PV modülü tipik olarak sıcaklık, nem ve UV radyasyon seviyelerinin hassas bir şekilde kontrol edilebildiği bir odaya veya başka bir kontrollü ortama yerleştirilir. Modül daha sonra sıcaklık, nem ve UV radyasyon seviyelerinin bir dizi değer aralığında değiştiği bir dizi aşırı koşula tabi tutulur.
PID Dirençli Güneş Panelleri
Üreticiler, bozulmayı azaltmak ve uzun vadeli performansı korumak için gelişmiş teknolojilerle donatılmış PID dirençli güneş panelleri geliştirmiştir. Bu modüller, PID'nin etkilerini önlemek veya en aza indirmek için geliştirilmiş hücre kapsülleme malzemeleri, gelişmiş topraklama teknikleri ve optimize edilmiş modül tasarımları dahil olmak üzere çeşitli stratejiler kullanmaktadır.
Yaygın yaklaşımlardan biri, güneş pillerinin yüzeyinde iyonların göçünü önlemek ve kaçak akımları en aza indirmek için bir bariyer görevi gören anti-PID kaplamaların kullanılmasıdır. Bu kaplamalar zorlu çevre koşullarına dayanacak ve uzun vadeli güvenilirlik sağlayacak şekilde formüle edilmiştir.
Ayrıca, PID'ye dayanıklı modüller genellikle hücreler ve toprak arasındaki voltaj potansiyelini azaltmak için gelişmiş topraklama sistemleri içerir ve böylece PID kaynaklı bozulma riskini en aza indirir. Modüller arasında yeterli mesafenin sağlanması ve etkili elektriksel bağlama tekniklerinin kullanılması gibi uygun sistem tasarımı ve kurulum uygulamaları da PID'nin önlenmesinde çok önemlidir.
Tartışma
PID testinden sonra bildirilen güç kayıpları, PID'yi test etmek için kullanılan koşullar altında çalışmadan çalışmaya büyük farklılıklar göstermektedir. Bazı çalışmalar, gerçek saha operasyonları sırasında yaşananlara benzer koşulları simüle etmek için çevresel odalar kullanırken, diğerleri çalışan PV tesislerinde PID'yi araştırmaktadır. PID testi üzerinde en büyük etkiye sahip olan koşullar nem, sıcaklık ve harici gerilime maruz kalma süresi olabilir.
PID dirençli teknolojideki gelişmeler, bozulmanın etkilerini azaltmak ve güneş enerjisi tesislerinin uzun vadeli güvenilirliğini sağlamak için etkili çözümler sunmaktadır. PID dirençli güneş panellerine yatırım yaparak ve sistem tasarımı ve kurulumunda en iyi uygulamaları uygulayarak, güneş enerjisi proje geliştiricileri ve montajcıları PV sistemlerinin enerji verimini, performansını ve uzun ömürlülüğünü en üst düzeye çıkarabilir ve sonuçta temiz ve sürdürülebilir enerji çözümlerinin yaygın olarak benimsenmesine katkıda bulunabilir.