Güneş Panelinin Anti-PID Etkisi Nedir?
1.PID Etkisi
PID'nin tam adı: Potansiyel Tetiklenmiş Bozunma'dır, yani potansiyel tetiklenmiş bozulma.
PID etkisi ilk olarak 2005 yılında Amerikan şirketi SunPower tarafından keşfedildi ve önerildi. Bileşenlerin yüksek voltajda uzun süreli çalışması, kapak camı, paketleme malzemeleri ve çerçeveler arasında kaçak akımın varlığı ve hücre yüzeyinde büyük miktarda yük birikmesi anlamına gelir, bu da hücre yüzeyindeki pasifleştirme etkisini bozar, doldurma faktöründe, kısa devre akımında ve açık devre voltajında bir azalmaya yol açar ve bileşen performansını tasarım standardından daha düşük hale getirir. Zayıflama derecesi %50'ye ulaşabilir, ancak bu zayıflama geri dönüşümlüdür.
2. PID etkisinin mekanizması
① Yüksek voltaj etkisi
Fotovoltaik sistemlerin geniş ölçekli uygulaması daha yüksek ve daha yüksek sistem voltajlarına yol açmıştır. Pil modülleri genellikle invertörün MPPT çalışma voltajına ulaşmak için seri olarak bağlanması gereken birden fazla modül gerektirir, bu da çok yüksek açık devre voltajına ve çalışma voltajına yol açar.
Örnek olarak STC ortamında 450W'lık bir 72-hücreli pil modülünü ele alırsak, bir 20-dizi pil modülünün açık devre voltajı 1000V kadar yüksek ve çalışma voltajı 800V kadar yüksektir. Fotovoltaik güç istasyonlarının yıldırımdan korunma ve topraklama projeleriyle donatılması gerektiğinden, genel bileşenlerin alüminyum alaşımlı çerçevelerinin topraklanması gerekir ve pil hücreleri ile alüminyum çerçeve arasında yaklaşık 1000V'luk bir DC yüksek voltajı oluşacaktır ve bu da devre ile metal topraklama çerçevesi arasında bir voltaj sapması oluşturacaktır.
② İyon göçü
Pil modülünün paketleme malzemesi ile üst ve alt yüzeyindeki malzemeler ve pil hücresi ile topraklanmış metal şasi arasındaki yüksek gerilim altında iyon göçü meydana gelir ve bu da bileşen performansının düşmesine neden olur.
Güneş hücresi yüksek negatif voltajla polarize edildiğinde, pilin kendisi ile modül çerçevesi arasında ilgili bir voltaj farkı oluşur. Bu sıfır potansiyeldedir çünkü çoğu zaman topraklanmıştır, bu nedenle güneş hücresi ile çerçeve arasındaki çok kısa mesafe ve sızdırmazlık malzemesindeki olası kirlilikler nedeniyle hücre ile çerçeve arasında akım üretilebilir ve bu da tüm fotovoltaik modül için akım kaçağına neden olur.
3. PID etkisinin nedenleri
① Güneş paneline giren su buharı
Su buharının güneş panellerindeki PID etkisi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Sıcaklık arttıkça havadaki su buharı yoğunlaşmaya ve güneş panelinin yüzeyinde birikmeye başlar. Zamanla bu yoğunlaşma güneş panelinin içinde nem birikmesine yol açabilir ve bu da sorunlara neden olabilir.
Güneş paneline giren su buharı, güneş hücreleri ve güneş panelinin diğer bileşenleriyle kapalı bir elektrik devresi oluşturabilir. Bu, güneş panelinin olması gerekenden daha kötü çalışmasına neden olabilecek bir elektrik akışıyla sonuçlanır.
② EVA Hidrolizi
PID etkisinin ikinci önde gelen nedeni Etilen Vinil Asetat (EVA) kapsülleme malzemesinin hidrolizidir. EVA, güneş panellerinin üretiminde yaygın olarak kullanılan bir kapsülleme malzemesidir. Yüksek neme ve sıcaklığa maruz kaldığında, EVA asetik asit (sirke) üretmeye eğilimlidir.
EVA'nın hidrolizi ile üretilen asetik asit, güneş panelinin metalik bileşenleriyle etkileşime girer ve akım akışı için bir yol oluşturur. Bu akımın akışı güç çıkışında kayba neden olur.
③ Cam yüzeyindeki kimyasal reaksiyonlar
PID etkisinin üçüncü nedeni, asetik asit ile güneş panelinin cam yüzeyi arasındaki kimyasal reaksiyondur. Asetik asit ile cam yüzeyin birleşimi sodyum asetat üretir. Sodyum asetat, elektriği iletebilen bir elektrolit çözeltisidir. Bu elektrik akışı, güç çıkışında bir kayba yol açar.
④ Elektrik alanında hareket eden sodyum iyonları
PID etkisinin dördüncü nedeni, sodyum iyonlarının elektrik alanında hareket etmesidir. Sodyum, camdaki en hareketli iyondur ve güneş panelinin içine girdiğinde, güneş hücreleriyle reaksiyona girerek kapalı bir devre oluşturur.
Güneş panelleri yüksek voltaj farkına maruz kaldığında, sodyum iyonları güneş panelinin içinde hareket edebilir ve yüksek elektrik potansiyeli olan alanlar yaratabilir. Bu elektrik akışı güç çıkışında kayba yol açar.
4. PID Test Yöntemi
Belirli bir standart serisi vardır - IEC 62804 Fotovoltaik (PV) modülleri: Potansiyel kaynaklı bozulmayı tespit etmek için test yöntemi. IEC 62084'e göre potansiyel kaynaklı bozulmayı tespit etmek için test koşulları şunlardır:
60 derece hava sıcaklığı
%85 bağıl nem
+1000V, -1000V, +1500V veya -1500V gerilim sapması (PV modül özelliklerine bağlı olarak)
Toplam test süresi 96 saattir
Geçme kriterleri esas olarak testin sonunda ölçülen güç bozulmasıyla ilgilidir. %5'i geçmezse, test geçilir. Bu nedenle, bu test PID'nin oluşmayacağını veya modülün PID'siz olduğunu garanti etmez. IEC 62804 sertifikasında daha düşük güç bozulmasına sahip PV modülleri PID etkilerine en dayanıklı olanlar olabilir. Şu anda bazı üreticiler sertifikasyon süresini (600 saate kadar) uzatıyor ve bu tür testler PID etkilerine dayanıklı ürünler için güvenilirdir.
5. PID etkisine çözümler
P tipi kristalin silikon modüllerin (geleneksel ASF hücreleri, PERC hücreleri) PID etkisi
Güç istasyonlarının gerçek işletiminde, çerçeveli (soda-kireç camı, EVA filmi) geleneksel kristal silikon modüllerde PID zayıflaması yaygındır. DC sistem voltajı ne kadar yüksekse, nem o kadar yüksek olur ve sıcaklık ne kadar yüksekse, PID zayıflaması o kadar ciddi olur. P tipi kristal silikon modüllerin PID etkisi aşağıdaki yöntemlerle azaltılabilir:
A. Na+ ve Ca+2 iyonlarını gidermek için soda-kireç camı yerine kuvars camı kullanın;
B. Çerçeve topraklanmasını önlemek için çift camlı çerçevesiz modüller kullanın;
C. Kompozit çerçeveler (naylon, poliüretan malzemeler, vb.) kullanın;
EVA'yı iyileştirin veya hücre yüzeyindeki nitrür filminin yoğunluğunu artırın;
② N tipi kristalin silikon modüllerin (TOPCon hücreleri) PID etkisi
N tipi kristal silisyum modüllerin PID etkisi artık göç eden iyonlardan (Na+, Ca+2) değil, pil ile modül çerçevesi arasındaki potansiyel farkından kaynaklanan pasifleştirme tabakasının dielektrik polarizasyonundan kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, N tipi kristal silisyum modüllerin PID etkisi, daha yüksek iletkenliğe ve daha düşük dielektrik sabitine sahip bir pasifleştirme tabakası eklenerek önlenebilir.
③ HJT pil bileşenlerinin PID etkisi
HJT pilinin yapısı PERC ve TOPCon'dan tamamen farklıdır. Pasivasyon tabakası SiN4 yerine şeffaf oksit iletken film (TCO) kullanır. Yüksek voltaj önyargı koşulları altında, biriken şarj için yalıtım tabakası yoktur, bu nedenle PID olayı meydana gelmez. Bu nedenle, HJT pilinin PID'ye direnme potansiyeli vardır.