Потенциальная деградация

Потенциально-индуцированная деградация ( ПИД ) — это потенциально-индуцированное ухудшение характеристик кристаллических фотоэлектрических модулей , вызванное так называемыми блуждающими токами. Этот эффект может привести к потере мощности до 30 процентов. ^[1]

Причиной вредных токов утечки, помимо конструкции солнечного элемента, является напряжение отдельных фотоэлектрических (PV) модулей на землю . В большинстве незаземленных фотоэлектрических систем фотоэлектрические модули с положительным или отрицательным напряжением относительно земли подвергаются воздействию ФИД. ПИД возникает в основном при отрицательном напряжении по отношению к потенциалу земли и ускоряется при высоких напряжениях в системе, высоких температурах и высокой влажности.

История

Термин «потенциально-индуцированная деградация» (ПИД) был впервые введен на английском языке в опубликованном исследовании С. Пингеля и его коллег в 2010 году. ^[2] Он был введен как режим деградации, возникающий из-за потенциала напряжения между элементами фотоэлектрического модуля и землей. Исследования в этой области были инициированы Лабораторией реактивного движения, в которой основное внимание уделялось электрохимическому разложению кристаллического кремния. ^[3] и аморфный кремний ^[4] фотоэлектрические модули. Механизм деградации, известный как поляризация, обнаруженный в высокопроизводительных модулях из кристаллического кремния первого поколения от SunPower в цепочках, имеющих положительный потенциал напряжения относительно земли, обсуждался в 2005 году. ^[5] Также наблюдалась деградация традиционных модулей солнечных батарей с передним переходом (n+/p) под напряжением. Деградация из-за поляризации также освещалась в профессиональном журнале Photon (4/2006, 6/2006 и 4/2007).

В 2007 году о PID сообщалось в ряде солнечных панелей Evergreen Solar (Photon 1/2008 и 8/2008). В этом случае механизм деградации происходит в фотоэлектрических модулях, содержащих более распространенные солнечные элементы из кристаллического кремния с передним переходом (n+/p), когда модули находятся в отрицательном потенциале напряжения по отношению к земле. В дальнейшем ФИД обсуждался как проблема обычных кристаллических модулей (Photon 12/2010, лекция солнечной энергетической компании Solon SE на PVSEC в Валенсии, 2010 г.). Заявление производителя солнечных модулей Solon SE : «При напряжении 1000 В, которое в настоящее время является довольно распространенным напряжением для более крупных фотоэлектрических систем, оно может быть критическим для каждой технологии модулей» . Было обнаружено, что ПИД шунтирующего типа (ПИД-s), который является наиболее распространенным и наиболее вредным типом ПИД для модулей кристаллического кремния, вызван микроскопическими дефектами кристалла, проникающими в передний pn-переход затронутых солнечных элементов. ^[6]

По данным ISE Fraunhofer, в 2013 году только 4 крупных производителя из существующих 23 модулей считаются не затронутыми PID. ^[7]

Обнаружение

Хотя ФИД обычно не оказывает визуального воздействия на модуль, различные методы анализа фотоэлектрических модулей для обнаружения и анализа доступны . Во-первых, снижение мощности может стать видимым на ВАХ . инфракрасной термографии и люминесцентной Методы визуализации, такие как электролюминесценция и фотолюминесценция, также позволяют обнаруживать ФИД. ^[8]

Профилактика

ПИД-ы, возникающие в модулях с отрицательной полярностью, можно полностью предотвратить, если использовать инвертор с возможностью заземления (или эффективного заземления) положительного или отрицательного полюса. Это возможно, если инвертор гальванически изолирован , например, с помощью трансформатора , если используются специально разработанные бестрансформаторные топологии инвертора, или путем изменения потенциала электрической сети на землю. Какой полюс необходимо заземлить, уточняйте у производителя солнечного модуля.Самый простой и очень эффективный метод предотвращения ПИД – установка реверсивного устройства с первого дня установки. См. производителей Anti-PID в разделе «Реверс» ниже.

Это явление не затрагивает фотоэлектрические установки с микроинверторами, поскольку напряжения слишком низки, чтобы способствовать потенциальной деградации. ^[9]

Разворот

Если в солнечном модуле присутствует ПИД-эффект, его можно обратить вспять. Семь компаний: ELETTROGRAF/ATEX , Huawei , OriSolar , VIGDU , iLumen , PADCON и Pidbull создали устройство, которое может предотвратить и обратить вспять этот эффект. ^[10]^[11]^[12]^[13]^[14]

Ссылки

^ APID - Решение AntiPID от ELETTROGRAF/ATEX

^ Решение Huawei PID

^ Решение ПИД

^ Видео решения ПИД

^ Fraunhofer CSP представляет результаты потенциально индуцированной деградации (PID) Фраунгоферовский центр кремниевой фотоэлектрической энергии CSP
^ Материалы 35-й конференции IEEE PVSC, 20–25 июня 2010 г., стр. 2817-2822.
^ http://www2.jpl.nasa.gov/adv_tech/photovol/ppr_81-85/Pred%20Electrochem%20Breakdown%20-%20PVSC1984.pdf ^{[ пустой URL PDF ]}
^ http://www2.jpl.nasa.gov/adv_tech/photovol/ppr_81-85/Elechem%20Degr%20of%20a-Si%20Modules%20-%20PVSC1985.pdf ^{[ пустой URL PDF ]}
^ Р. Суонсон и др. 15-я выставка PVSEC, Шанхай (2005 г.)
^ Науманн, Волкер; Лауш, Доминик; Хэнель, Анжелика; Бауэр, Ян; Брайтенштейн, Отвин; Графф, Андреас; Вернер, Мартина; Сватек, Сина; Гроссер, Стефан (1 января 2014 г.). «Объяснение потенциально-индуцированной деградации шунтирующего типа украшением Na дефектов упаковки в кремниевых солнечных элементах». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 120, Часть А: 383–389. дои : 10.1016/j.solmat.2013.06.015 .
^ ФРИЦ, Бенджамин (10 января 2021 г.). «Ухудшение, вызванное потенциалом ФИД» . Ссылка: TIP202WEB — «Энергетические ресурсы и хранение» (на французском языке) . Проверено 16 февраля 2021 г.
^ Кенгес, Марк; Орески, Гернот; Ян, Ульрика; Герц, Магнус; Хаке, Питер; Вайс, Карл-Андерс (2017). Оценка отказов фотоэлектрических модулей на местах: Программа Международного энергетического агентства по фотоэлектрическим энергосистемам: IEA PVPS, задача 13, подзадача 3: отчет IEA-PVPS T13-09:2017 . Париж: Международное энергетическое агентство. п. 117. ИСБН 978-3-906042-54-1 . Проверено 24 июня 2020 г.
^ ФРИЦ, Бенджамин (10 января 2021 г.). «Ухудшение, вызванное потенциалом ФИД» . Ссылка: TIP202WEB — «Энергетические ресурсы и хранение» (на французском языке) . Проверено 16 февраля 2021 г.
^ https://solar.huawei.com/
^ iLumen PID BOX mini iLumen nv.
^ PADCON PID KILLER PADCON GmbH
^ Решение ПИД для струнных инверторов Pidbull NV
^ Решение ПИД для центральных инверторов Pidbull NV

^ Решение ПИД

[1] Fraunhofer CSP представляет результаты потенциально индуцированной деградации (PID) Фраунгоферовский центр кремниевой фотоэлектрической энергии CSP

[2] Материалы 35-й конференции IEEE PVSC, 20–25 июня 2010 г., стр. 2817-2822.

[3] ttp://www2.jpl.nasa.gov/adv_tech/photovol/ppr_81-85/Pred%20Electrochem%20Breakdown%20-%20PVSC1984.pdf ^{[ пустой URL PDF ]}

[4] ttp://www2.jpl.nasa.gov/adv_tech/photovol/ppr_81-85/Elechem%20Degr%20of%20a-Si%20Modules%20-%20PVSC1985.pdf ^{[ пустой URL PDF ]}

[5] Р. Суонсон и др. 15-я выставка PVSEC, Шанхай (2005 г.)

[6] Науманн, Волкер; Лауш, Доминик; Хэнель, Анжелика; Бауэр, Ян; Брайтенштейн, Отвин; Графф, Андреас; Вернер, Мартина; Сватек, Сина; Гроссер, Стефан (1 января 2014 г.). «Объяснение потенциально-индуцированной деградации шунтирующего типа украшением Na дефектов упаковки в кремниевых солнечных элементах». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 120, Часть А: 383–389. дои : 10.1016/j.solmat.2013.06.015 .

[7] ФРИЦ, Бенджамин (10 января 2021 г.). «Ухудшение, вызванное потенциалом ФИД» . Ссылка: TIP202WEB — «Энергетические ресурсы и хранение» (на французском языке) . Проверено 16 февраля 2021 г.

[Koentges_2017-8] Кенгес, Марк; Орески, Гернот; Ян, Ульрика; Герц, Магнус; Хаке, Питер; Вайс, Карл-Андерс (2017). Оценка отказов фотоэлектрических модулей на местах: Программа Международного энергетического агентства по фотоэлектрическим энергосистемам: IEA PVPS, задача 13, подзадача 3: отчет IEA-PVPS T13-09:2017 . Париж: Международное энергетическое агентство. п. 117. ИСБН 978-3-906042-54-1 . Проверено 24 июня 2020 г.

[9] ФРИЦ, Бенджамин (10 января 2021 г.). «Ухудшение, вызванное потенциалом ФИД» . Ссылка: TIP202WEB — «Энергетические ресурсы и хранение» (на французском языке) . Проверено 16 февраля 2021 г.

[10] ttps://solar.huawei.com/

[11] Lumen PID BOX mini iLumen nv.

[12] PADCON PID KILLER PADCON GmbH

[13] Решение ПИД для струнных инверторов Pidbull NV

[14] Решение ПИД для центральных инверторов Pidbull NV

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]