Шта је анти-ПИД ефекат соларног панела?
1.ПИД ефекат
Пуни назив ПИД-а је: Потенцијална индукована деградација, што значи потенцијална индукована деградација.
ПИД ефекат је први открила и предложила америчка компанија СунПовер 2005. године. Односи се на дуготрајан рад компоненти на високом напону, постојање струје цурења између покривног стакла, материјала за паковање и оквира и акумулације велика количина наелектрисања на површини ћелије, што погоршава ефекат пасивације на површини ћелије, што доводи до смањења фактора пуњења, струје кратког споја и напона отвореног кола, чинећи перформансе компоненте нижим од пројектованих стандардне. Степен слабљења може достићи 50%, али ово слабљење је реверзибилно.
2. Механизам ПИД ефекта
① Ефекат високог напона
Широка примена фотонапонских система довела је до све виших напона система. Батеријски модули често захтевају да се више модула повеже у серију да би се постигао МППТ радни напон претварача, што доводи до веома високог напона отвореног кола и радног напона.
Узимајући за пример 72-модул ћелијске батерије од 450В у СТЦ окружењу, напон отвореног кола 20-низаног батеријског модула је чак 1000В, а радни напон је чак 800В. Пошто фотонапонске електране треба да буду опремљене заштитом од грома и пројектима уземљења, рамови од алуминијумске легуре општих компоненти морају бити уземљени, а између ћелија батерије и алуминијумског рама ће се формирати ДЦ високи напон од скоро 1000В, што ће узроковати пристрасност напона између кола и металног оквира за уземљење.
② Миграција јона
Под високим напоном између материјала за паковање батеријског модула и материјала на његовој горњој и доњој површини, и између ћелије батерије и њеног уземљеног металног оквира, долази до миграције јона, што доводи до деградације перформанси компоненте.
Када је соларна ћелија поларизована високим негативним напоном, постоји релевантна разлика напона између саме батерије и оквира модула. Ово је на нултом потенцијалу јер је већину времена уземљено, па због веома кратке удаљености између соларне ћелије и оквира и због могућих нечистоћа у заптивном материјалу, струја може да се генерише између ћелије и оквира, стварајући цурење струје за цео фотонапонски модул.
3. Узроци ПИД ефекта
① Водена пара која улази у соларни панел
Водена пара има значајан утицај на ПИД ефекат у соларним панелима. Како температура расте, водена пара у ваздуху почиње да се кондензује и акумулира на површини соларног панела. Временом, ова кондензација може довести до акумулације влаге унутар соларног панела, што може изазвати проблеме.
Водена пара која улази у соларни панел може створити затворено електрично коло са соларним ћелијама и другим компонентама соларног панела. Ово резултира протоком електричне енергије који може узроковати да соларни панел ради лошије него што би требало.
② ЕВА хидролиза
Други водећи узрок ПИД ефекта је хидролиза материјала за капсулирање етилен винил ацетата (ЕВА). ЕВА је широко коришћен материјал за капсулирање у производњи соларних панела. Када је изложена високој влажности и температури, ЕВА је склона стварању сирћетне киселине (сирћета).
Сирћетна киселина произведена хидролизом ЕВА реагује са металним компонентама соларног панела и ствара пут за проток струје. Проток ове струје узрокује губитак излазне снаге.
③ Хемијске реакције на стакленој површини
Трећи узрок ПИД ефекта је хемијска реакција између сирћетне киселине и стаклене површине соларног панела. Комбинација сирћетне киселине и стаклене површине производи натријум ацетат. Натријум ацетат је раствор електролита који може да спроводи струју. Овај ток електричне енергије доводи до губитка излазне снаге.
④ Јони натријума који се крећу у електричном пољу
Четврти разлог за ПИД ефекат је кретање натријум јона у електричном пољу. Натријум је најмобилнији јон у стаклу, и када уђе у соларни панел, реагује са соларним ћелијама, стварајући затворено коло.
Када су соларни панели изложени високој напонској разлици, јони натријума могу мигрирати унутар соларног панела, стварајући подручја високог електричног потенцијала. Овај ток електричне енергије доводи до губитка излазне снаге.
4. ПИД метода испитивања
Постоји посебна серија стандарда - ИЕЦ 62804 фотонапонски (ПВ) модули: Метода испитивања за откривање потенцијално изазване деградације. Услови испитивања за откривање потенцијално изазване деградације према ИЕЦ 62084 су:
60 степени температура ваздуха
85% релативне влажности
Преднапон напона од +1000В, -1000В, +1500В или -1500В (у зависности од карактеристика ПВ модула)
Укупно време тестирања је 96 сати
Критеријуми пролазности се углавном односе на деградацију снаге мерену на крају теста. Ако не прелази 5%, тест је положен. Стога, овај тест не осигурава да се ПИД неће појавити или да је модул без ПИД-а. ПВ модули са нижом деградацијом снаге према ИЕЦ 62804 сертификату могу бити најотпорнији на ПИД ефекте. Тренутно неки произвођачи продужавају трајање (до 600 сати) сертификације, а овај тип теста је поуздан за производе који су отпорни на ПИД ефекте.
5. Решења за ПИД ефекат
ПИД ефекат кристалних силицијумских модула типа П (конвенционалне АСФ ћелије, ПЕРЦ ћелије)
У стварном раду електрана, ПИД слабљење је уобичајено код конвенционалних кристалних силицијумских модула са рамовима (натријум-кречно стакло, ЕВА филм). Што је већи напон ДЦ система, већа је влажност, а што је виша температура, то је озбиљније слабљење ПИД-а. ПИД ефекат кристалних силицијумских модула П типа може се смањити следећим методама:
А. Користите кварцно стакло уместо натријум-калц стакла да бисте уклонили На+ и Ца+2 јоне;
Б. Користите модуле без оквира са двоструким стаклом да бисте избегли уземљење оквира;
Ц. Користите композитне оквире (најлон, полиуретански материјали, итд.);
Побољшати ЕВА или повећати густину нитридног филма на површини ћелије;
② ПИД ефекат кристалних силицијумских модула Н-типа (ТОПЦон ћелије)
ПИД ефекат кристалних силицијумских модула Н-типа више није узрокован мигрирајућим јонима (На+, Ца+2), већ диелектричном поларизацијом пасивационог слоја узрокованом разликом потенцијала између батерије и оквира модула. Због тога се ПИД ефекат кристалних силицијумских модула Н-типа може спречити увођењем пасивационог слоја веће проводљивости и ниже диелектричне константе.
③ ПИД ефекат компоненти ХЈТ батерије
Структура ХЈТ батерије је потпуно другачија од ПЕРЦ и ТОПЦон. Пасивациони слој користи транспарентни оксидни проводни филм (ТЦО) уместо СиН4. У условима високог напона, не постоји изолациони слој за акумулирано пуњење, тако да се ПИД феномен неће појавити. Стога, ХЈТ батерија има потенцијал да се одупре ПИД-у.