Potentieel Geïnduceerde Degradatie (PID) Effect analyseren: Oorzaken, detectie en oplossingen

Inhoud:

Wat is het Potentieel Geïnduceerde Degradatie (PID) effect in zonnepanelen?
Waarom treedt Potentiaal Geïnduceerde Degradatie (PID) op?
Hoe kan Potentiaal Geïnduceerde Degradatie (PID) Effect gedetecteerd worden?
Hoe kan ik Potentiaal Geïnduceerde Degradatie (PID) Effect voorkomen?

Potentiaal geïnduceerde degradatie (PID) in zonnepanelen ontstaat door een aanzienlijk potentiaalverschil tussen het halfgeleidermateriaal (cel) en andere onderdelen van de module, zoals glas, bevestigingen of het aluminium frame. Dit spanningsverschil veroorzaakt stroomlekkage, wat de migratie van negatieve en positieve ionen veroorzaakt. Negatieve ionen gaan door het aluminium frame naar buiten, terwijl positieve ionen, vooral natriumionen, naar het celoppervlak gaan. Dit proces "vervuilt" de cel, waardoor het fotovoltaïsche effect afneemt en er vermogensverlies optreedt. PID-effecten kunnen leiden tot aanzienlijke vermogensverliezen, mogelijk tot 20%, en de gevolgen zijn niet onmiddellijk zichtbaar - het kan enkele maanden tot enkele jaren duren voordat deze effecten zichtbaar worden.

Potentieel geïnduceerd degradatie-effect (PID) treedt gewoonlijk op bij langdurig gebruik van fotovoltaïsche systemen, vooral in omgevingen met een hoge temperatuur en vochtigheid.

1. Hoge temperatuur en vochtigheid:

Hoge temperatuur en vochtigheid zijn de belangrijkste oorzaken van potentiële degradatie (PID) in zonnepanelen. Een verhoogde vochtigheid leidt tot de ophoping van vocht op het paneeloppervlak, waardoor geleidende paden ontstaan en potentiaalverschillen en PID-effecten worden veroorzaakt. Bovendien bevordert een verhoogde vochtigheid de migratie van ladingsdragers, wat resulteert in een ongelijkmatige stroomverdeling en een daaropvolgende afname van de prestaties.
Naarmate de temperatuur stijgt, verergeren veranderingen in de eigenschappen van halfgeleiders, de verhoogde elektronenmobiliteit en de versnelde vorming van potentiaalverschillen de PID-effecten, wat uiteindelijk leidt tot materiaaldegradatie in de zonnepanelen. Het gecombineerde effect van een verhoogde vochtigheid en temperatuur versterkt deze effecten, waarbij vocht de adsorptie van waterdamp bevordert en hoge temperaturen de verdamping versnellen, waardoor de potentiaalverschillen groter worden.

2. Systeemconfiguratie:

De configuratie van het PV-systeem, inclusief aarding, moduletype en celtype, speelt een belangrijke rol bij PID. Het spanningspotentiaal en de polariteit van de module beïnvloeden het optreden van PID. Deze afhankelijkheid wordt beïnvloed door de positie van het paneel in het array en de aarding van het systeem. Typisch wordt PID geassocieerd met een negatief spanningspotentiaal ten opzichte van aarde, waardoor het negatiever geladen paneel gevoeliger is voor PID-risico's.

3. Belastingen op het glasoppervlak:

Als het glasoppervlak van het zonnepaneel lasten draagt, zoals stof of andere verontreinigingen, kan dit het potentiaalverschil vergroten en leiden tot het PID-effect.

Verschillende factoren die verband houden met belastingen op zonnepanelen dragen bij aan het Potential Induced Degradation (PID) effect. Oppervlaktedemping veroorzaakt door belastingen creëert een dunne film op het glas, waardoor de oppervlaktedemping toeneemt en de migratie van ladingen wordt belemmerd. Dit concentreert potentiaalverschillen aan het oppervlak, verstoort de uniforme elektronendistributie en verhoogt het risico op PID. Door belastingen veroorzaakte veranderingen in optische eigenschappen, zoals veranderde lichtabsorptie, leiden tot ongelijkmatige absorptie, waardoor lokale potentiaalverschillen ontstaan die nog verergerd worden door sterk zonlicht. Belastingen beïnvloeden de thermische geleidbaarheid, waardoor lokale temperatuurschommelingen ontstaan, elektronenmigratie wordt versneld en potentiaalverschillen toenemen, vooral in direct zonlicht. Vochtabsorberende belastingen creëren een geleidend kanaal, wat PID versnelt. Regelmatig reinigen is noodzakelijk om potentiaalverschillen te verkleinen, de prestaties van het paneel op peil te houden en de kans op PID als gevolg van belastingen te verkleinen.

Om vast te stellen of zonnepanelen worden beïnvloed door PID, kan een I-V-curve test worden uitgevoerd. PID vermindert de prestaties van zonnepanelen door de shuntweerstand van het elektrische model te verlagen (zie afbeelding 1). Dit komt overeen met een toename van de lekstroom, wat resulteert in een afname van de uitgangsstroom (en dus van de totale uitgangscapaciteit), en beïnvloedt de I-V-curve zoals geïllustreerd in afbeelding 2.

Figuur 1:Eendiodemodel van een zonnepaneel

Figuur 2: Vergelijking van de I-V-curve tussen een fotovoltaïsche module met en zonder PID

De IEC-norm 62804 werd opgesteld om het vermogen van zonnepanelen te evalueren om hoge spanningen te verdragen zonder degradatie te ondergaan. De voorgeschreven aanpak houdt in dat zonnepanelen gedurende 96 uur worden blootgesteld aan een gelijkspanning van 1000 V onder omstandigheden van 85% relatieve vochtigheid en een temperatuur van 60 ºC. De grafiek illustreert de Pmpp/W-waarde (waarbij Pmpp staat voor het maximale vermogen van het paneel), samen met afbeeldingen van het paneel met elektroluminescentie voor en na de test.

De visuele weergave hierboven geeft aan dat het PV-systeem tijdens de PID-test een vermogensafname van ongeveer 25% ondervond. Volgens de IEC-norm 60924 mag deze afname niet meer dan 5% zijn om aan de gespecificeerde vereisten te voldoen. Hoewel er variaties kunnen zijn tussen zonnepanelen, is het belangrijk om te weten dat deze norm is vastgesteld door middel van uitgebreide tests op een groot aantal verschillende PV-panelen.

Het optreden van PID-effecten wordt meestal beïnvloed door verschillende omgevings- en bedrijfsfactoren. Om de stabiliteit en prestaties van het zonnepaneelsysteem te garanderen, moet een reeks maatregelen worden genomen om het effect van het PID-effect te voorkomen en te beperken.

1.Gebruik zonnepanelen met anti-PID technologie:

Kies zonnepanelen met anti-PID eigenschappen. Sommige fabrikanten gebruiken unieke celtechnologieën om het optreden van PID-effecten te beperken of te onderdrukken, zoals HJT-zonnepanelen.

Maysun's HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) zonnepanelen voorkomen effectief Potential Induced Degradation (PID) door het strategische gebruik van een transparante geleidende oxidelaag (TCO) op het glasoppervlak. Deze TCO-laag voorkomt ladingpolarisatie, waardoor PID-degradatie structureel wordt voorkomen. Samen met het heterojunctie ontwerp en de intrinsieke dunne laag, minimaliseren Maysun's HJT zonnepanelen ladingsmigratie, verminderen ze ongelijkmatige stroomverdeling en beperken ze effectief PID risico's, wat zorgt voor een verbeterde stabiliteit in uitdagende omgevingen. Bovendien zijn deze panelen gecertificeerd met de Solar Module Test Module PID Resistance-IEC 62804, wat superieure kwaliteit garandeert.

Maysun Solar HJT zonnepanelen zijn gedistribueerd naar verschillende Europese landen. Klanten hebben hun tevredenheid gedeeld over de indrukwekkende prestaties en betrouwbaarheid van Maysun HJT zonnepanelen.

2. Optimaliseer het systeemontwerp:

Een geoptimaliseerd systeemontwerp is een andere belangrijke factor bij het voorkomen van PID-effecten. Optimaliseer het systeemontwerp op de volgende manieren:
Maximum Power Point Tracker (MPPT): MPPT-technologie helpt ervoor te zorgen dat de panelen op het maximale vermogenspunt werken onder verschillende lichtomstandigheden, wat het risico van ongelijkmatige stroomverdeling vermindert en het optreden van PID-effect vertraagt.
Stroomnivelleringstechnologie: De introductie van stroomvereffeningstechnologie helpt bij het handhaven van een gelijkmatige stroomverdeling tussen panelen, waardoor de kans op PID-effecten als gevolg van potentiële potentiaalverschillen afneemt.

3.Beschermende coatings:

Het aanbrengen van stof-, waterdamp- en verontreinigingsbestendige beschermende coatings op het oppervlak van zonnepanelen kan de aanval van oppervlakteverontreinigingen op de panelen verminderen en de kans op PID-effecten verkleinen.
Deze coatings kunnen het volgende omvatten:
Stofbestendige coatings: Vertraagt stofafzetting en houdt het paneeloppervlak schoon.
Waterdampbestendige coatings: Voorkomen binnendringen van waterdamp en verminderen het effect van vocht op potentiaalverschillen.
Anti-vervuilingscoatings: Verminderen de aanhechting van vet, vogelpoep en andere vervuilende stoffen en behouden de optische transparantie van het oppervlak.

4. Regelmatig reinigen:

Regelmatige reiniging van het oppervlak van het zonnepaneel is een belangrijke maatregel om de systeemprestaties op peil te houden. Het verwijderen van stof, bladeren, vogelpoep en andere vervuiling helpt om het oppervlak schoon te houden en de vorming van potentiële potentiaalverschillen te verminderen. Regelmatige reiniging helpt ook om de lichttransmissie van het paneel te behouden en de efficiëntie van de lichtabsorptie te verbeteren.

Bovendien is PID vaak omkeerbaar. Als PID optreedt, bestaat een risicobeperkende methode uit het aarden van de negatieve DC-terminal van de omvormer om negatieve spanningen op de string te voorkomen. Deze aanpak is effectief als de omvormer een dergelijke werking toelaat en alle noodzakelijke voorzorgsmaatregelen in het ontwerp zijn geïmplementeerd. Een andere strategie is het gebruik van "anti-PID dozen" tussen de string en de omvormer. Deze kastjes keren de potentiaal om die door de omvormer wordt toegepast om negatieve spanningen op aangetaste zonnepanelen tegen te gaan. Hun effect is om de polarisatie van elke string in de loop van de tijd te variëren, waardoor de kans op PID's afneemt en elke module kan "herstellen" van de negatieve potentiaal die het heeft ervaren.

Sinds 2008 is Maysun Solar toegewijd aan het produceren van topkwaliteit zonnepanelen. Ontdek onze diverse selectie, waaronder half-gesneden, MBB, IBC, HJT, en shingled zonnepanelen verkrijgbaar in zilver, volledig zwart, zwart frame, en glas-glas afwerkingen. De panelen hebben een prachtig ontwerp en leveren uitzonderlijke prestaties, waardoor ze de esthetiek van elk gebouw verbeteren. Met gevestigde kantoren, magazijnen en duurzame partnerschappen met toonaangevende installateurs in tal van landen is Maysun Solar een betrouwbare keuze. Voor vragen over PV of de laatste offertes voor zonnepanelen, neem gerust contact met ons op; we staan te popelen om u te helpen.

Referentie:

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).

Misschien vindt u dit ook leuk: