Šta je anti-PID efekat solarnog panela?
1.PID efekat
Puni naziv PID-a je: Potencijalna indukovana degradacija, što znači potencijalno indukovana degradacija.
PID efekat je prvi otkrila i predložila američka kompanija SunPower 2005. godine. Odnosi se na dugotrajan rad komponenti na visokom naponu, postojanje struje curenja između pokrivnog stakla, ambalažnog materijala i okvira, te nakupljanje velika količina naelektrisanja na površini ćelije, koja pogoršava efekat pasivacije na površini ćelije, što dovodi do smanjenja faktora punjenja, struje kratkog spoja i napona otvorenog kola, čineći performanse komponente nižim od projektovanih standard. Stepen slabljenja može doseći 50%, ali je ovo slabljenje reverzibilno.
2. Mehanizam PID efekta
① Efekat visokog napona
Široka primjena fotonaponskih sistema dovela je do sve viših napona sistema. Akumulatorski moduli često zahtijevaju da se više modula poveže u seriju kako bi se postigao MPPT radni napon pretvarača, što dovodi do vrlo visokog napona otvorenog kola i radnog napona.
Uzimajući 72-modul baterije od 450W u STC okruženju kao primjer, napon otvorenog kola 20-nižnog baterijskog modula je čak 1000V, a radni napon je čak 800V. Budući da fotonaponske elektrane moraju biti opremljene projektima zaštite od groma i uzemljenja, potrebno je uzemljenje okvira od aluminijske legure općih komponenti, a između ćelija baterije i aluminijskog okvira će se formirati DC visoki napon od skoro 1000 V, što će uzrokovati napon između strujnog kola i metalnog okvira za uzemljenje.
② Migracija jona
Pod visokim naponom između materijala za pakovanje baterijskog modula i materijala na njegovoj gornjoj i donjoj površini, te između ćelije baterije i njenog uzemljenog metalnog okvira, dolazi do migracije jona, što rezultira degradacijom performansi komponente.
Kada je solarna ćelija polarizovana visokim negativnim naponom, postoji relevantna razlika napona između same baterije i okvira modula. Ovo je na nultom potencijalu jer je većinu vremena uzemljeno, pa zbog vrlo kratke udaljenosti između solarne ćelije i okvira i zbog mogućih nečistoća u zaptivnom materijalu, može se stvoriti struja između ćelije i okvira, stvarajući curenje struje za cijeli fotonaponski modul.
3. Uzroci PID efekta
① Vodena para koja ulazi u solarni panel
Vodena para ima značajan uticaj na PID efekat u solarnim panelima. Kako temperatura raste, vodena para u zraku počinje da se kondenzira i akumulira na površini solarnog panela. S vremenom, ova kondenzacija može dovesti do nakupljanja vlage unutar solarnog panela, što može uzrokovati probleme.
Vodena para koja ulazi u solarni panel može stvoriti zatvoreni električni krug sa solarnim ćelijama i drugim komponentama solarnog panela. To rezultira protokom električne energije koji može uzrokovati da solarni panel radi lošije nego što bi trebao.
② EVA hidroliza
Drugi vodeći uzrok PID efekta je hidroliza materijala za kapsuliranje etilen vinil acetata (EVA). EVA je materijal za kapsuliranje koji se široko koristi u proizvodnji solarnih panela. Kada je izložen visokoj vlažnosti i temperaturi, EVA je sklona stvaranju sirćetne kiseline (ocat).
Sirćetna kiselina proizvedena hidrolizom EVA stupa u interakciju s metalnim komponentama solarnog panela i stvara put za protok struje. Protok ove struje uzrokuje gubitak izlazne snage.
③ Hemijske reakcije na staklenoj površini
Treći uzrok PID efekta je hemijska reakcija između octene kiseline i staklene površine solarnog panela. Kombinacija octene kiseline i staklene površine proizvodi natrijum acetat. Natrijum acetat je rastvor elektrolita koji može da provodi električnu energiju. Ovaj tok električne energije dovodi do gubitka izlazne snage.
④ Joni natrijuma koji se kreću u električnom polju
Četvrti razlog za PID efekat je kretanje jona natrijuma u električnom polju. Natrijum je najmobilniji ion u staklu, a kada uđe u solarnu ploču, reaguje sa solarnim ćelijama, stvarajući zatvoreni krug.
Kada su solarni paneli izloženi visokoj naponskoj razlici, joni natrija mogu migrirati unutar solarnog panela, stvarajući područja visokog električnog potencijala. Ovaj tok električne energije dovodi do gubitka izlazne snage.
4. PID metoda ispitivanja
Postoji posebna serija standarda - IEC 62804 Fotonaponski (PV) moduli: Metoda ispitivanja za otkrivanje potencijalno izazvane degradacije. Uslovi ispitivanja za otkrivanje potencijalno izazvane degradacije prema IEC 62084 su:
Temperatura vazduha 60 stepeni
85% relativne vlažnosti
Prednapon napona od +1000V, -1000V, +1500V ili -1500V (u zavisnosti od karakteristika PV modula)
Ukupno vrijeme testiranja je 96 sati
Kriterijumi prolaznosti se uglavnom odnose na degradaciju snage izmjerenu na kraju testa. Ako ne prelazi 5%, test je položen. Stoga, ovaj test ne osigurava da se PID neće pojaviti ili da je modul bez PID-a. PV moduli sa manjom degradacijom snage prema IEC 62804 certifikatu mogu biti najotporniji na PID efekte. Trenutno neki proizvođači produžavaju trajanje (do 600 sati) certifikacije, a ova vrsta ispitivanja je pouzdana za proizvode koji su otporni na PID efekte.
5. Rješenja za PID efekat
PID efekat kristalnih silicijumskih modula tipa P (konvencionalne ASF ćelije, PERC ćelije)
U stvarnom radu elektrana, PID slabljenje je uobičajeno kod konvencionalnih kristalnih silicijumskih modula sa okvirima (natrijum-kalc staklo, EVA film). Što je veći napon DC sistema, veća je vlažnost i što je temperatura veća, to je slabljenje PID-a ozbiljnije. PID efekat modula kristalnog silikona P tipa može se smanjiti sljedećim metodama:
A. Koristite kvarcno staklo umjesto natrijum-kalc stakla za uklanjanje Na+ i Ca+2 jona;
B. Koristite module bez okvira sa dvostrukim staklom kako biste izbjegli uzemljenje okvira;
C. Koristite kompozitne okvire (najlon, poliuretanski materijali, itd.);
Poboljšati EVA ili povećati gustoću nitridnog filma na površini ćelije;
② PID efekat modula kristalnog silicijuma N tipa (TOPCon ćelije)
PID efekat kristalnih silicijumskih modula N-tipa više nije uzrokovan migrirajućim jonima (Na+, Ca+2), već dielektričnom polarizacijom pasivacionog sloja uzrokovanom razlikom potencijala između baterije i okvira modula. Zbog toga se PID efekat kristalnih silicijumskih modula N-tipa može sprečiti uvođenjem pasivacionog sloja sa većom provodljivošću i nižom dielektričnom konstantom.
③ PID efekat komponenti HJT baterije
Struktura HJT baterije je potpuno drugačija od PERC i TOPCon. Pasivacijski sloj koristi transparentni oksidni provodljivi film (TCO) umjesto SiN4. U uslovima visokog napona, nema izolacionog sloja za akumulirano punjenje, tako da se PID fenomen neće pojaviti. Stoga, HJT baterija ima potencijal da se odupre PID-u.