Πίνακας περιεχομένων

1. Προτάσεις ελαχιστοποίησης των επιπτώσεων του LID
2. Προτάσεις ελαχιστοποίησης των επιπτώσεων του PID
3. Φυσική γήρανση φωτοβολταϊκών πάνελ και προτάσεις
4. Μικρορωγμές και φαινόμενο θερμών σημείων – εκτίμηση και προτάσεις

Τα φωτοβολταϊκά πάνελ αναπόφευκτα παρουσιάζουν μείωση απόδοσης κατά τη χρήση, η οποία διακρίνεται σε αρχική και μακροχρόνια υποβάθμιση. Οι συνηθέστεροι τύποι περιλαμβάνουν φωτοϋποκινούμενη υποβάθμιση (LID), ηλεκτροστατικά επαγόμενη υποβάθμιση (PID), θερμά σημεία, μικρορωγμές και γήρανση υλικών. Οι μηχανισμοί αυτοί σχετίζονται στενά με την προσθήκη υλικών, την τάση λειτουργίας, το περιβαλλοντικό φορτίο και τη δομή εγκλεισμού και, εάν δεν ελεγχθούν, επηρεάζουν άμεσα τη μακροπρόθεσμη απόδοση του συστήματος και την απόδοση της επένδυσης.

Οι σύγχρονες τεχνολογίες τύπου-N (όπως TOPCon, HJT, IBC) έχουν μειώσει το μέσο ετήσιο ποσοστό υποβάθμισης στο 0,35%-0,4% μέσω βελτιστοποίησης υλικών και διεργασιών, υπερέχοντας των παραδοσιακών μονάδων PERC. Για την υποστήριξη του χρήστη στον εντοπισμό κινδύνων και τη βελτιστοποίηση επιλογών και διαμόρφωσης, το παρόν άρθρο αναλύει τους ανωτέρω μηχανισμούς, συνδυάζοντας αιτίες, τεχνολογικές διαφορές και προτάσεις, με σκοπό τη βοήθεια των επιχειρήσεων στην κατασκευή σταθερών και αξιόπιστων φωτοβολταϊκών συστημάτων.

Προτάσεις ελαχιστοποίησης των επιπτώσεων του LID

Η υποβάθμιση που προκαλείται από την έκθεση στο φως ονομάζεται LID. Το LID (Light-Induced Degradation) είναι ένα φαινόμενο αρχικής υποβάθμισης που προκαλείται από το φως και εμφανίζεται κυρίως σε κυψέλες πυριτίου τύπου P. Ανάλογα με τον μηχανισμό σχηματισμού, διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: LID από σύμπλοκα βορίου-οξυγόνου (BO-LID), υποβάθμιση από φως και υψηλή θερμοκρασία (LeTID) και υποβάθμιση από υπεριώδη ακτινοβολία (UVID).

1. BO-LID (Φωτοϋποβάθμιση από σύμπλοκα βορίου-οξυγόνου)

Το BO-LID είναι ένας συνηθισμένος μηχανισμός αρχικής υποβάθμισης σε μονάδες πυριτίου τύπου P μετά την πρώτη έκθεση στο φως και προκαλείται από τον σχηματισμό συμπλόκων βορίου-οξυγόνου στο πυρίτιο με πρόσμιξη βορίου. Το φαινόμενο εμφανίζεται εντός ωρών ή ημερών μετά την έναρξη λειτουργίας του συστήματος και η μείωση ισχύος μπορεί να φτάσει το 2%–5%, ανάλογα με την περιεκτικότητα του πυριτίου σε οξυγόνο και τη δομή της κυψέλης.

Η υποβάθμιση λόγω BO-LID εξελίσσεται γρήγορα και σταθεροποιείται σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η αντικατάσταση του βορίου με γάλλιο ή η χρήση πυριτίου χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο μπορεί να μειώσει σημαντικά το φαινόμενο. Επίσης, η προεπεξεργασία με φωτεινή έγχυση και ανόπτηση πριν την αποστολή συμβάλλει στη σταθεροποίηση της αρχικής απόδοσης.

Μετά την αρχική σταθεροποίηση, το LID εισέρχεται σε στάδιο γραμμικής υποβάθμισης λόγω γήρανσης των υλικών, με ετήσιο ποσοστό υποβάθμισης 0,35%-0,4%. Οι μονάδες υψηλής ποιότητας που χρησιμοποιούν πυρίτιο τύπου N (όπως TOPCon, IBC, HJT) δεν περιλαμβάνουν μηχανισμούς BO-LID και παρουσιάζουν φυσική ανοσία, προσφέροντας υψηλότερη σταθερότητα και συνέπεια αρχικής ισχύος.

Επιπλέον, για την ενίσχυση της ονομαστικής ισχύος και την αντιστάθμιση της αρχικής υποβάθμισης, ορισμένοι κατασκευαστές προσφέρουν θετική ανοχή ισχύος έως +5%. Ωστόσο, αυτό ισχύει μόνο υπό πρότυπες συνθήκες δοκιμής (STC) και έχει περιορισμένο αντίκτυπο στη μακροχρόνια απόδοση. Η ικανότητα ελέγχου του LID παραμένει βασικός δείκτης ποιότητας.

UVID (Υποβάθμιση από υπεριώδη ακτινοβολία)

Όταν οι ηλιακές μονάδες εκτίθενται για μεγάλα χρονικά διαστήματα στην υπεριώδη ακτινοβολία, η υποβάθμιση της δομής των υλικών τους προκαλεί απώλεια απόδοσης, φαινόμενο γνωστό ως UVID. Η ύπαρξη οξειδίου του πυριτίου προκαλεί τον σχηματισμό μεμβράνης βορίου-οξειδίου κατά την αρχική έκθεση, μειώνοντας την αποδοτικότητα. Η υποβάθμιση προέρχεται από τα φωτοηλεκτρικά υλικά, μέσω χημικών αντιδράσεων ή μικρορωγμών, οδηγώντας σε μείωση της απόδοσης και της ισχύος εξόδου.

Για τη μείωση του κινδύνου UVID, οι κατασκευαστές επιλέγουν υλικά υψηλής αντοχής στην υπεριώδη ακτινοβολία, βελτιστοποιούν τα υλικά εγκλεισμού για αυξημένη προστασία και πραγματοποιούν επιταχυνόμενες δοκιμές γήρανσης με υπεριώδη φως.

LeTID (Υποβάθμιση από φως και υψηλή θερμοκρασία)

Το LeTID είναι ένα φαινόμενο υποβάθμισης που εμφανίζεται υπό έντονη ακτινοβολία και υψηλή θερμοκρασία, λόγω ελαττωμάτων στα υλικά της κυψέλης. Το περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας και ακτινοβολίας ενεργοποιεί εσωτερικά ελαττώματα, αυξάνοντας τον ρυθμό επανασυνδυασμού φορέων και την αντίσταση, προκαλώντας μείωση ισχύος. Παρόμοιο με το LID σε ορισμένες πτυχές, το LeTID συνήθως εμφανίζεται 3–12 μήνες μετά την έναρξη λειτουργίας, με απώλειες ισχύος 4%–6%.

Αν δεν έχουν εφαρμοστεί μέτρα καταστολής από τον κατασκευαστή, το LeTID μπορεί να αποτελέσει αιτία διαφορών εντός της περιόδου εγγύησης. Για τη μείωση του κινδύνου, απαιτούνται δοκιμές θερμικής σταθερότητας, βελτιστοποίηση διαδικασιών και βελτίωση των υλικών, προκειμένου να διασφαλιστεί η σταθερότητα απόδοσης σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας.

Προτάσεις:

(1) Προτίμηση τεχνολογιών τύπου N
Η μακροπρόθεσμη υποβάθμιση ισχύος των μονάδων εξαρτάται κυρίως από τον τύπο της κυψέλης. Οι κυψέλες τύπου N, όπως οι TOPCon, HJT και IBC, δεν περιέχουν σύμπλοκα βορίου-οξυγόνου και συνεπώς αποφεύγουν φυσικά το φαινόμενο LID (φωτοϋποβάθμιση), προσφέροντας καλύτερη αρχική σταθερότητα και μακροχρόνια αξιοπιστία. Για παράδειγμα, η τεχνολογία HJT παρουσιάζει τα εξής χαρακτηριστικά υποβάθμισης:

• Υποβάθμιση περίπου 1% το 1ο έτος
• Μέση ετήσια υποβάθμιση περίπου 0,35% από το 2ο έτος
• Συνολική υποβάθμιση σε 30 έτη ≈ 1% + 29×0,35% = 1% + 10,15% = 11,15%

Ακόμα και σε κύκλο λειτουργίας 30 ετών, η συνολική υποβάθμιση μπορεί να περιοριστεί κάτω από το 12,6%, καθιστώντας την κατάλληλη για έργα C&I (εμπορικά και βιομηχανικά) με υψηλές απαιτήσεις στη σταθερότητα των αποδόσεων.

(2) Προσοχή στη δομή εγκλεισμού
Η υπεριώδης ακτινοβολία, η διείσδυση υγρασίας και θερμότητας και το κιτρίνισμα των υλικών είναι βασικοί παράγοντες επιτάχυνσης της υποβάθμισης. Θα πρέπει να επιλέγονται μονάδες με υψηλή αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία, καλή στεγανότητα και επιβεβαιωμένη συμμόρφωση με πρότυπα αξιοπιστίας όπως το IEC 61215 (UV και υγρή θερμική αντοχή).

(3) Κατανόηση της ανοχής ισχύος
Ορισμένες μονάδες διαθέτουν ονομαστική ανοχή ισχύος +3% έως +5% για την αντιστάθμιση της αρχικής υποβάθμισης. Ωστόσο, αυτή η επιπλέον ισχύς ισχύει μόνο υπό πρότυπες συνθήκες δοκιμής STC και δεν μπορεί να υποκαταστήσει την ικανότητα αντίστασης στην πραγματική υποβάθμιση κατά τη λειτουργία. Στην πραγματική επιλογή, θα πρέπει να δίνεται προτεραιότητα στα δεδομένα μετρημένης υποβάθμισης και στις αποδόσεις λειτουργίας επί τόπου.

PID και προτάσεις για την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεών του

Η υποβάθμιση λόγω δυνητικής επαγωγής (PID – Potential-Induced Degradation) είναι ένα φαινόμενο γήρανσης που εμφανίζεται συχνά στα φωτοβολταϊκά πάνελ μετά από 4 έως 10 χρόνια χρήσης. Οφείλεται κυρίως στη συνεχή διαφορά δυναμικού μεταξύ των κυψελών και του πλαισίου ή του γυαλιού, η οποία, σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υγρασίας, μπορεί να προκαλέσει μετανάστευση ακαθαρσιών όπως ιόντα νατρίου. Αυτό οδηγεί σε φθορά της μονωτικής στρώσης και τελικά σε μείωση της απόδοσης των κυψελών και της ισχύος εξόδου.

Το PID δεν είναι εύκολα ανιχνεύσιμο στα πρώτα στάδια με γυμνό μάτι ή με συνήθεις μεθόδους παρακολούθησης. Η ακριβής διάγνωση απαιτεί EL (ηλεκτολουμινισκοπία) ή ανάλυση καμπυλών IV. Για χρήστες χωρίς επαγγελματικό εξοπλισμό, ενδείξεις όπως η πτώση της τάσης κατά τη λειτουργία ή η ανώμαλα χαμηλή ένταση ρεύματος σε μια σειρά μπορούν να βοηθήσουν στην αρχική εκτίμηση. Εάν δεν υπάρξει έγκαιρη παρέμβαση, το PID μπορεί μέσα σε λίγα χρόνια να προκαλέσει σωρευτικές απώλειες ισχύος της τάξης του 20%–50%, με πιθανές συνέπειες και για τη συμφωνία εγγύησης.

Οι περισσότεροι κατασκευαστές πάνελ έχουν ήδη μειώσει αποτελεσματικά αυτόν τον κίνδυνο μέσω της χρήσης υλικών ανθεκτικών στο PID και βελτιστοποίησης των παραγωγικών διαδικασιών. Ωστόσο, δοκιμές τρίτων φορέων όπως η PVEL έχουν δείξει ότι το φαινόμενο PID μπορεί ακόμη να εμφανιστεί υπό υψηλή τάση, μεγάλες διακυμάνσεις θερμοκρασίας και σε περιβάλλοντα με υγρασία και θερμότητα, κάτι που απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή σε μεγάλα επίγεια έργα.

Ως εκ τούτου, οι φορείς ανάπτυξης έργων θα πρέπει να εστιάσουν στα εξής κατά την επιλογή των μονάδων:

• Προτίμηση μονάδων με πιστοποίηση αντοχής στο PID, όπως εκείνες που έχουν περάσει τις δοκιμές κατά IEC 62804 και παρουσιάζουν σταθερότητα υπό υψηλή υγρασία και πίεση.
• Αποφυγή υπερβολικής σύνδεσης εν σειρά που οδηγεί σε υπερβολική τάση συστήματος· συνιστάται ο περιορισμός του αριθμού πάνελ ανάλογα με τη διαμόρφωση του μετατροπέα, ώστε να διατηρείται εντός ασφαλών ορίων τάσης.
• Προσοχή στη λειτουργία αντίστροφης πόλωσης του μετατροπέα, η οποία μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο συσσώρευσης PID· είναι κατάλληλη για μεγάλα επίγεια έργα.
• Εξέταση μακροχρόνιων πραγματικών δεδομένων υποβάθμισης των μονάδων· προτίμηση σε προϊόντα με επαληθευμένα δεδομένα από ανεξάρτητους φορείς.

Φυσική γήρανση φωτοβολταϊκών πάνελ και σχετικές προτάσεις

Εκτός από γνωστούς μηχανισμούς υποβάθμισης όπως το PID και το LID, τα φωτοβολταϊκά πάνελ κατά τη μακροχρόνια λειτουργία τους ενδέχεται να παρουσιάσουν μη αναστρέψιμη απώλεια απόδοσης λόγω φυσικής ή χημικής υποβάθμισης του στρώματος εγκλεισμού, του οπισθίου φύλλου, του γυαλιού ή των κυψελών. Ιδίως σε περιβάλλοντα με υψηλή θερμοκρασία, υγρασία και ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία, αυτοί οι φυσικοί παράγοντες γήρανσης επιταχύνουν την απώλεια της αποδοτικότητας παραγωγής και απαιτούν προσοχή κατά την επιλογή υλικών και το σχεδιασμό της δομής.

Γήρανση στρώματος εγκλεισμού

Το στρώμα εγκλεισμού των πάνελ εκτίθεται συνεχώς σε υπεριώδη ακτινοβολία, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε κιτρίνισμα, ρωγμές ή μείωση της πρόσφυσης, με αποτέλεσμα τη μείωση της διαπερατότητας του φωτός. Τα συνήθη υλικά εγκλεισμού περιλαμβάνουν EVA, POE και τη σύνθετη τριπλή δομή EPE (EVA+POE+EVA):

• Το EVA είναι ώριμο τεχνολογικά αλλά έχει μέτρια αντοχή στη γήρανση·
• Το POE προσφέρει καλύτερη ηλεκτρική αντίσταση και αντοχή στη διείσδυση υδρατμών·
• Το EPE συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των δύο και αποτελεί βασική επιλογή για μεσαίας και υψηλής ποιότητας πάνελ.
  Σήμερα, όλο και περισσότερα πάνελ χρησιμοποιούν πλήρη POE ή EPE εγκλεισμό για βελτιωμένη σταθερότητα και αντοχή στη γήρανση σε θερμά και υγρά περιβάλλοντα.

Υποβάθμιση οπισθίου φύλλου

Η αποτυχία του οπισθίου φύλλου αποτελεί έναν από τους κύριους λόγους υποβάθμισης σε μεσαίο και μακροπρόθεσμο ορίζοντα, επιταχύνοντας τη διείσδυση υγρασίας, τη διάβρωση των κυψελών και τον κίνδυνο ηλεκτρικών διαρροών. Τα κύρια υλικά περιλαμβάνουν PET, TPT (PET με φθοριούχο επίστρωση) και PAPF με φύλλο αλουμινίου, των οποίων η απόδοση καθορίζει την μακροχρόνια σταθερότητα του πάνελ:

• Τα κοινά PET έχουν χαμηλό κόστος, αλλά υδρολύονται εύκολα υπό υψηλή θερμοκρασία και υγρασία, μειώνοντας τη σφράγιση·
• Το PAPF προσφέρει καλή προστασία έναντι υδρατμών, αλλά ορισμένα μοντέλα ενέχουν κίνδυνο ηλεκτρικών διαρροών και απαιτούν προσεκτική επιλογή·
• Η δομή διπλής υάλωσης (διπλό γυαλί) παρουσιάζει σχεδόν μηδενική διαπερατότητα σε υδρατμούς (≈0 g/m²·d), προσφέροντας εξαιρετική αντοχή στην υγρασία και στις καιρικές συνθήκες· κατάλληλη για έργα με υψηλές απαιτήσεις σταθερότητας.
  Κατά την επιλογή πάνελ, δεν πρέπει να παραλείπεται και η συμβατότητα μεταξύ οπισθίου φύλλου και τύπου κυψέλης. Οι κυψέλες τύπου N όπως οι TOPCon και HJT απαιτούν υψηλότερα επίπεδα διαύγειας και πληρότητας εγκλεισμού· συνιστώνται σύνθετα φύλλα με υψηλή προστασία ή απευθείας δομή διπλής υάλωσης για έλεγχο της υποβάθμισης.

Μείωση απόδοσης κυψελών

Ως βασικές μονάδες παραγωγής, οι ηλιακές κυψέλες καθορίζουν την συνολική απόδοση του πάνελ. Τα περισσότερα προϊόντα έχουν διάρκεια ζωής άνω των 25 ετών και αντίστοιχες εγγυήσεις.
Ωστόσο, υπό ακραίες συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, υγρασίας και υπεριώδους ακτινοβολίας, η δομή του υλικού των κυψελών μπορεί να μεταβληθεί, αυξάνοντας τον ρυθμό ανασυνδυασμού των φορέων και οδηγώντας σε μείωση της απόδοσης. Άλλα φαινόμενα υποβάθμισης περιλαμβάνουν μικρορωγμές, αποκόλληση μεταλλικών γραμμών και επιταχυνόμενη γήρανση, τα οποία είναι δύσκολα ανιχνεύσιμα στην αρχή αλλά συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου.
Για την ενίσχυση της αντοχής των κυψελών στη γήρανση, οι κατασκευαστές πρέπει να συνεχίσουν να βελτιστοποιούν την καθαρότητα του πυριτίου, τις τεχνικές προσμίξεων και τη δομή των ηλεκτροδίων· κατά τη χρήση, είναι σημαντικό να διατηρείται η καθαριότητα των πάνελ, να αποφεύγονται οι σκιάσεις και να γίνονται τακτικοί έλεγχοι για την καθυστέρηση της υποβάθμισης.

Γυάλινο στρώμα: Δομική στήριξη και προστασία από το περιβάλλον

Το γυάλινο στρώμα του φωτοβολταϊκού πάνελ δεν εξυπηρετεί μόνο δομικούς σκοπούς αλλά και λειτουργεί ως η πρώτη γραμμή άμυνας έναντι σκόνης, υδρατμών και μηχανικών κρούσεων που απειλούν τις κυψέλες. Οι κύριες επιλογές σήμερα περιλαμβάνουν:

• Γυαλί πλήρως σκληρυμένο 3,2 mm: Υψηλή αντοχή σε κρούσεις και θερμική διαστολή· κατάλληλο για μονοπλευρές δομές με απαιτήσεις σε μηχανικό φορτίο·
• Ημι-σκληρυμένο γυαλί 2,0 mm / 1,6 mm: Υψηλή επιπεδότητα και χαμηλές εσωτερικές τάσεις· ιδανικό για διπλής όψης εφαρμογές με βελτιωμένη απόδοση και οπτική συνέπεια.

Τα διπλής υάλωσης πάνελ, με γυαλί και στις δύο πλευρές, προσφέρουν εξαιρετικά χαμηλή διαπερατότητα σε υδρατμούς (≈0 g/m²·d), γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα σταθερά και ανθεκτικά σε θερμά και υγρά περιβάλλοντα· αποτελούν κορυφαία επιλογή για εγκλεισμό κυψελών τύπου N. Ιδίως για τεχνολογίες όπως HJT, οι οποίες απαιτούν υψηλή διαπερατότητα και σταθερότητα, τα συμβατικά πλαστικά οπίσθια φύλλα παρουσιάζουν σαφή μειονεκτήματα, ενισχύοντας την υπεροχή των διπλών υαλοστρωμάτων.

Επιπλέον, η επίστρωση και ο σχεδιασμός κατά των ανακλάσεων στην επιφάνεια του γυαλιού επηρεάζουν άμεσα την αντοχή και τη διαπερατότητα φωτός σε βάθος χρόνου· είναι σημαντικό να διασφαλίζεται ότι τα πάνελ έχουν περάσει δοκιμές αξιοπιστίας σε ακραίες συνθήκες (θερμικά σοκ, αλμυρή ομίχλη, διάβρωση από άμμο κ.λπ.).

Με την αύξηση της διάρκειας λειτουργίας των πάνελ, η φυσική γήρανση θα αποτελεί σταδιακά τον κύριο λόγο απώλειας απόδοσης. Συνιστάται να επιλέγεται από την αρχή της μελέτης σύστημα με σταθερή δομή εγκλεισμού που έχει αποδεδειγμένα αποτελέσματα σε πραγματικές συνθήκες, εξασφαλίζοντας σταθερές αποδόσεις καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του συστήματος.

Γιατί πρέπει να μας απασχολεί ο ρυθμός υποβάθμισης του πάνελ;

Μια ετήσια διαφορά υποβάθμισης της τάξης του 0,2% μπορεί να συσσωρεύσει σημαντικές απώλειες σε βάθος χρόνου. Για παράδειγμα, ένα πάνελ με υποβάθμιση 1,5% το πρώτο έτος και 0,4% ετησίως συγκρινόμενο με ένα αντίστοιχο με 0,5% μέση ετήσια υποβάθμιση, μπορεί να παρουσιάσει έως και 8%–10% διαφορά στην παραγόμενη ενέργεια σε 25 έτη. Αυτό επηρεάζει άμεσα την απόδοση της επένδυσης. Συνεπώς, ο ρυθμός υποβάθμισης δεν αποτελεί μόνο δείκτη ποιότητας, αλλά καθοριστικό παράγοντα που επηρεάζει τα οικονομικά όρια απόδοσης.

Μικρορωγμές και φαινόμενο θερμών σημείων – Προτάσεις αντιμετώπισης

Κατά τη διάρκεια της χρήσης, τα φωτοβολταϊκά πάνελ ενδέχεται να εμφανίσουν μικρορωγμές, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν στο σχηματισμό θερμών σημείων στο εσωτερικό του πάνελ. Αυτά τα προβλήματα προκαλούνται συχνά από λανθασμένους χειρισμούς κατά την εγκατάσταση, ακραία φορτία ανέμου ή ζημιές κατά τη μεταφορά. Αν και οι μικρές αυτές δομικές βλάβες είναι δύσκολο να εντοπιστούν στην αρχή, μπορούν να επιταχύνουν τη γήρανση των πάνελ, να μειώσουν την απόδοση και να προκαλέσουν κινδύνους για την ασφάλεια.

Μικρορωγμές

Το πάχος μιας ηλιακής κυψέλης είναι συνήθως περίπου 160 μικρόμετρα. Κατά την εγκατάσταση ή μεταφορά, εξωτερικές δυνάμεις (π.χ. πάτημα, σύγκρουση, άνεμος) μπορούν εύκολα να προκαλέσουν αόρατες μικρορωγμές. Αρχικά, αυτές οι λεπτές ρωγμές δεν επηρεάζουν εμφανώς τη λειτουργία του πάνελ, αλλά με την πάροδο του χρόνου –λόγω θερμικών κύκλων και διείσδυσης υγρασίας– μπορεί να επεκταθούν, να διασπάσουν τη διαδρομή του ρεύματος, να αυξήσουν την αντίσταση και να εμποδίσουν τη ροή φορέων, οδηγώντας σε μειωμένη απόδοση και εσωτερική θέρμανση.

Οι μακροχρόνιες μικρορωγμές όχι μόνο μειώνουν την ηλεκτρική απόδοση, αλλά μπορούν να γίνουν και σημεία πυροδότησης θερμών σημείων. Ιδιαίτερα όταν υπάρχουν σκιάσεις, ρύπανση ή υγρασία στο σημείο της ρωγμής, η τοπική διακοπή του ρεύματος μπορεί να προκαλέσει ανάστροφο ρεύμα και να εντείνει την τοπική υπερθέρμανση, επιταχύνοντας την καταστροφή του πάνελ.

Σήμερα, η βιομηχανία έχει υιοθετήσει ευρέως λύσεις όπως ημικυψέλες, πολυ-συλλεκτήριες ράβδοι (multi-busbars) και τεχνολογία shingled για τη βελτίωση της αντοχής σε ρωγμές. Τα πάνελ τύπου shingled επιτρέπουν την ηλεκτρική σύνδεση μέσω επικάλυψης κυψελών, αποτρέποντας τη διακοπή κυκλώματος από μεμονωμένες ρωγμές. Τα υψηλής απόδοσης πάνελ τύπου IBC, με πίσω επαφές πλήρους επιφάνειας και απουσία μπροστινών αγώγιμων γραμμών, προσφέρουν αυξημένη αντοχή σε ρωγμές και πλεονάζουσα ικανότητα αγωγιμότητας.

Προτάσεις:

Για την αποτελεσματική πρόληψη υποβάθμισης και κινδύνων από μικρορωγμές, συνιστάται κατά την επιλογή εξοπλισμού να προτιμώνται προϊόντα με βελτιστοποιημένη δομή (όπως ημικυψέλες, πολλαπλές ράβδοι ή shingled). Κατά την εγκατάσταση και μεταφορά, πρέπει να τηρούνται αυστηρά τα πρότυπα χειρισμού ώστε να αποφεύγονται μη ομοιόμορφες φορτίσεις. Κατά τη διάρκεια λειτουργίας, είναι σκόπιμο να εφαρμόζεται τακτική θερμική απεικόνιση, σε συνδυασμό με ανάλυση σκιάσεων και βελτιστοποίηση διάταξης, ώστε να μειώνεται ο συνδυαστικός κίνδυνος ρωγμών και θερμών σημείων. Η ολοκληρωμένη διαχείριση σε επιλογή, εγκατάσταση και συντήρηση μπορεί να επιβραδύνει σημαντικά τη γήρανση του πάνελ και να διασφαλίσει τη σταθερότητα και την απόδοσή του.

Θερμά σημεία (Hot Spots)

Ο σχηματισμός θερμών σημείων προκύπτει συνήθως από τη διακοπή εξόδου σε τοπική περιοχή του πάνελ, γεγονός που διακόπτει τη ροή ρεύματος στη σειρά και αναγκάζει το ρεύμα να ρέει αντίστροφα μέσω του ελαττωματικού στοιχείου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την τοπική μετατροπή όλης της ενέργειας σε θερμότητα, προκαλώντας υπερθέρμανση, η οποία σε παρατεταμένη έκθεση μπορεί να οδηγήσει σε καρβονισμό του EVA, διάβρωση των κολλήσεων, θραύση γυαλιού ή ακόμη και πυρκαγιά.

Εκτός από τις μικρορωγμές, άλλες συχνές αιτίες είναι περιττώματα πουλιών, πεσμένα φύλλα, σκιαστικά εμπόδια, συσσωρευμένη σκόνη ή δυσαντιστοιχία ρεύματος λόγω επιλογής λάθος αντιστροφέα ή αστοχίας στην παρακολούθηση MPPT.

Καθώς αυξάνεται η ισχύς του συστήματος και το μέγεθος των πάνελ, η απώλεια απόδοσης και οι κίνδυνοι που σχετίζονται με θερμά σημεία αυξάνονται αντίστοιχα. Επομένως, ήδη από το στάδιο επιλογής και σχεδιασμού του συστήματος, πρέπει να ληφθούν υπόψη δομικά, υλικά και ηλεκτρικά χαρακτηριστικά: Χρήση πάνελ με γρήγορη απόκριση σε παράκαμψη, όπως MOS διακόπτες αντί παραδοσιακών διόδων, ώστε να διακόπτεται γρήγορα η αντίστροφη ροή σε περίπτωση σκίασης. Τα πάνελ τύπου IBC, χάρη στη δομή τους, επιτρέπουν οριζόντια ροή ρεύματος στην πίσω πλευρά, διατηρώντας τη συνέχεια ακόμα και σε σκίαση και μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο θερμών σημείων. Σε επίπεδο έργου πρέπει να εφαρμόζεται ανάλυση σκίασης, να προβλέπεται κατάλληλος χώρος αερισμού και να χρησιμοποιείται θερμική απεικόνιση για παρακολούθηση θερμοκρασίας. Σε φάση λειτουργίας, ο τακτικός καθαρισμός και η απομάκρυνση σκιαστικών στοιχείων είναι κρίσιμοι παράγοντες για τον περιορισμό της τοπικής υπερθέρμανσης.

Προτάσεις:
Για τον αποτελεσματικό έλεγχο των κινδύνων απόδοσης και ασφάλειας που προκαλούνται από τα θερμά σημεία, συνιστάται ήδη από το στάδιο σχεδιασμού του συστήματος να εκτελείται ανάλυση σκιάσεων, ώστε να αποφεύγεται η τοποθέτηση πάνελ κάτω από δέντρα, εξαεριστήρες, περιοχές με πεσμένα φύλλα ή σκιά από κτίρια. Κατά την επιλογή εξοπλισμού, να προτιμώνται πάνελ με δυνατότητα ταχείας απόκρισης σε σκίαση (όπως με ενσωματωμένο MOS διακόπτη ή πάνελ IBC με ανθεκτική δομή σε θερμά σημεία), ώστε να μειώνεται ο χρόνος ανόδου της θερμοκρασίας κατά την απόκρυψη. Κατά την εγκατάσταση, να διασφαλίζεται επαρκής χώρος αερισμού και σωστή διάταξη για αποδοτική αποβολή θερμότητας. Κατά τη λειτουργία, να εφαρμόζεται θερμική επιθεώρηση και παρακολούθηση θερμοκρασίας, σε συνδυασμό με τακτικό καθαρισμό και αντιμετώπιση ρύπων, διασφαλίζοντας ομοιογενή φωτισμό και επαρκή απαγωγή θερμότητας. Οι παραπάνω πολυδιάστατες ενέργειες μπορούν να μειώσουν σημαντικά την πιθανότητα εμφάνισης θερμών σημείων και να διασφαλίσουν τη σταθερή και ασφαλή λειτουργία των πάνελ υπό υψηλή θερμοκρασία και τοπική σκίαση.

Για την ενίσχυση της αναγνώρισης μικρορωγμών και θερμών σημείων, συνιστάται να εφαρμόζονται οι παρακάτω μέθοδοι ελέγχου σε τακτική βάση για αξιολόγηση της κατάστασης του συστήματος:

Η αύξηση της θερμοκρασίας που προκαλείται από θερμά σημεία μπορεί να επιφέρει κινδύνους πυρκαγιάς και άλλες απειλές για την ασφάλεια. Για την επίλυση του προβλήματος των θερμών σημείων, η Maysun Solar ενσωμάτωσε στους φωτοβολταϊκούς συλλέκτες της σειράς Venusun διακόπτες παράκαμψης MOS, αντικαθιστώντας τις παραδοσιακές διόδους παράκαμψης. Αυτοί οι διακόπτες ανταποκρίνονται γρήγορα στις αλλαγές των συνθηκών φωτισμού, προσαρμόζοντας τη λειτουργία τους εγκαίρως ώστε να ελαχιστοποιούν την επίδραση της σκίασης στην απόδοση του πάνελ.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει έναν εγκαταστάτη στο Βέλγιο να τοποθετεί έναν πλήρως μαύρο φωτοβολταϊκό πίνακα Venusun 410W. Κάντε κλικ στην εικόνα για να δείτε τις λεπτομέρειες του προϊόντος!

Οι φωτοβολταϊκοί συλλέκτες IBC που προσφέρει η Maysun διαθέτουν θετικά και αρνητικά μεταλλικά ηλεκτρόδια στην πίσω πλευρά, επιτρέποντας σταθερή ροή ρεύματος ακόμη και υπό συνθήκες σκίασης. Χάρη στην απουσία μεταλλικών γραμμών στην εμπρόσθια επιφάνεια, αποφεύγονται τα προβλήματα τοπικής υπερθέρμανσης λόγω εμπρόσθιας αντίστασης και μειώνεται σημαντικά ο κίνδυνος ενεργοποίησης θερμών σημείων. Η σειρά αυτή συνοδεύεται από εγγύηση απόδοσης 25 ετών, με μέγιστη μείωση ισχύος 1,5% το πρώτο έτος και ετήσια γραμμική μείωση που δεν υπερβαίνει το 0,4% στη συνέχεια, καθιστώντας την κατάλληλη για εμπορικές και υψηλής ποιότητας οικιακές εφαρμογές που αποσκοπούν σε μακροχρόνια και σταθερή απόδοση.

Μπορεί επίσης να σας αρέσει：