Care este efectul anti-PID al panoului solar?
1.Efect PID
Numele complet al PID este: Potential Induced Degradation, ceea ce inseamna potential indus degradation.
Efectul PID a fost descoperit și propus pentru prima dată de compania americană SunPower în 2005. Se referă la funcționarea pe termen lung a componentelor la tensiune înaltă, existența unui curent de scurgere între geamul de acoperire, materialele de ambalare și rame, precum și acumularea unui cantitate mare de sarcină pe suprafața celulei, care deteriorează efectul de pasivare pe suprafața celulei, ducând la o scădere a factorului de umplere, a curentului de scurtcircuit și a tensiunii în circuit deschis, făcând performanța componentei mai scăzută decât proiectul standard. Gradul de atenuare poate ajunge la 50%, dar această atenuare este reversibilă.
2. Mecanismul efectului PID
① Efect de înaltă tensiune
Aplicarea pe scară largă a sistemelor fotovoltaice a dus la tensiuni din ce în ce mai mari ale sistemului. Modulele bateriei necesită adesea conectarea mai multor module în serie pentru a atinge tensiunea de lucru MPPT a invertorului, ceea ce duce la o tensiune în circuit deschis și la tensiune de lucru foarte mari.
Luând ca exemplu un 72-modul de baterie cu celule de 450 W în mediu STC, tensiunea în circuit deschis a unui modul de baterie 20-șir este de până la 1000 V, iar tensiunea de lucru este de până la 800 V. Deoarece centralele fotovoltaice trebuie să fie echipate cu proiecte de protecție împotriva trăsnetului și împământare, cadrele din aliaj de aluminiu ale componentelor generale trebuie să fie împământate, iar între celulele bateriei și cadrul de aluminiu se va forma o tensiune înaltă de curent continuu de aproape 1000V, provocând o polarizarea de tensiune între circuit și cadrul metalic de împământare.
② Migrarea ionilor
Sub tensiunea ridicată dintre materialul de ambalare al modulului bateriei și materialele de pe suprafețele sale superioare și inferioare și între celula bateriei și cadrul metalic împământat, are loc migrarea ionilor, ceea ce duce la degradarea performanței componentelor.
Când celula solară este polarizată cu o tensiune negativă mare, există o diferență de tensiune relevantă între baterie în sine și cadrul modulului. Acesta este la potențial zero deoarece de cele mai multe ori este împământat, deci din cauza distanței foarte mici dintre celula solară și cadru și din cauza posibilelor impurități din materialul de etanșare, se poate genera curent între celulă și cadru, creând scurgere de curent pentru întreg modulul fotovoltaic.
3. Cauzele efectului PID
① Vaporii de apă care intră în panoul solar
Vaporii de apă au un impact semnificativ asupra efectului PID în panourile solare. Pe măsură ce temperatura crește, vaporii de apă din aer încep să se condenseze și să se acumuleze pe suprafața panoului solar. În timp, acest condens poate duce la acumularea de umiditate în interiorul panoului solar, ceea ce poate cauza probleme.
Vaporii de apă care intră în panoul solar pot crea un circuit electric închis cu celulele solare și alte componente ale panoului solar. Acest lucru are ca rezultat un flux de electricitate care poate face ca panoul solar să funcționeze mai prost decât ar trebui.
② Hidroliza EVA
A doua cauză principală a efectului PID este hidroliza materialului de încapsulare etilenă vinil acetat (EVA). EVA este un material de încapsulare utilizat pe scară largă în producția de panouri solare. Când este expus la umiditate și temperatură ridicată, EVA este predispus să genereze acid acetic (oțet).
Acidul acetic produs prin hidroliza EVA interacționează cu componentele metalice ale panoului solar și creează o cale pentru fluxul de curent. Fluxul acestui curent determină o pierdere a puterii de ieșire.
③ Reacții chimice pe suprafața sticlei
A treia cauză a efectului PID este reacția chimică dintre acidul acetic și suprafața de sticlă a panoului solar. Combinația de acid acetic și suprafața de sticlă produce acetat de sodiu. Acetatul de sodiu este o soluție de electrolit care poate conduce electricitatea. Acest flux de energie electrică duce la o pierdere a puterii de ieșire.
④ Ionii de sodiu se deplasează într-un câmp electric
Al patrulea motiv pentru efectul PID este mișcarea ionilor de sodiu într-un câmp electric. Sodiul este cel mai mobil ion din sticlă, iar atunci când intră în interiorul panoului solar, reacţionează cu celulele solare, creând un circuit închis.
Când panourile solare sunt expuse la o diferență de tensiune mare, ionii de sodiu pot migra în interiorul panoului solar, creând zone cu potențial electric ridicat. Acest flux de energie electrică duce la o pierdere a puterii de ieșire.
4. Metoda de testare PID
Există o serie specifică de standarde - IEC 62804 Module fotovoltaice (PV): Metodă de testare pentru detectarea potenţialului de degradare indusă. Condițiile de testare pentru detectarea degradării potențiale induse conform IEC 62084 sunt:
temperatura aerului de 60 de grade
85% umiditate relativă
Polarizarea tensiunii de +1000V, -1000V, +1500V sau -1500V (în funcție de caracteristicile modulului fotovoltaic)
Timpul total de testare este de 96 de ore
Criteriile de trecere sunt legate în principal de degradarea puterii măsurată la sfârșitul testului. Dacă nu depășește 5%, testul este trecut. Prin urmare, acest test nu asigură că PID nu va apărea sau că modulul nu are PID. Modulele fotovoltaice cu o degradare mai mică a puterii în certificarea IEC 62804 pot fi cele mai rezistente la efectele PID. În prezent, unii producători prelungesc certificarea de durată (până la 600 de ore), iar acest tip de test este fiabil pentru produsele care sunt rezistente la efectele PID.
5. Soluții la efectul PID
Efectul PID al modulelor de siliciu cristalin de tip P (celule ASF convenționale, celule PERC)
În funcționarea efectivă a centralelor electrice, atenuarea PID este obișnuită în modulele convenționale de siliciu cristalin cu rame (sticlă soda-calcică, film EVA). Cu cât tensiunea sistemului de curent continuu este mai mare, cu atât umiditatea este mai mare și cu cât temperatura este mai mare, cu atât atenuarea PID este mai gravă. Efectul PID al modulelor de siliciu cristalin de tip P poate fi redus prin următoarele metode:
A. Folosiți sticlă de cuarț în loc de sticlă soda-calcică pentru a îndepărta ionii de Na+ și Ca+2;
B. Utilizați module din sticlă dublă fără cadru pentru a evita împământarea cadrului;
C. Folosiți rame compozite (nailon, materiale poliuretanice etc.);
Îmbunătățiți EVA sau creșteți densitatea filmului de nitrură de pe suprafața celulei;
② Efectul PID al modulelor de siliciu cristalin de tip N (celule TOPCon)
Efectul PID al modulelor de siliciu cristalin de tip N nu mai este cauzat de migrarea ionilor (Na+, Ca+2), ci de polarizarea dielectrică a stratului de pasivare cauzată de diferența de potențial dintre baterie și cadrul modulului. Prin urmare, efectul PID al modulelor de siliciu cristalin de tip N poate fi prevenit prin introducerea unui strat de pasivare cu conductivitate mai mare și constantă dielectrică mai mică.
③ Efectul PID al componentelor bateriei HJT
Structura bateriei HJT este complet diferită de PERC și TOPCon. Stratul de pasivare folosește film conductor de oxid transparent (TCO) în loc de SiN4. În condiții de polarizare de înaltă tensiune, nu există un strat izolator pentru încărcarea acumulată, astfel încât fenomenul PID nu va apărea. Prin urmare, bateria HJT are potențialul de a rezista la PID.