Как уменьшить деградацию солнечных панелей и увеличить срок службы

Ученые заявили о возможности сохранять производительность солнечных панелей практически неизменной в течение 60 лет работы при использовании материалов, которые позволяют нивелировать деградацию, вызванную поляризацией или потенциалом относительно земли (Potential induced degradation, PID).

По данным специалистов Центра исследований солнечной и водородной энергетики, расположенного в федеральной земле Баден-Вюртемберг (ZSW), эффективность работы панели снижается из-за утечки тока, вызванной разницей напряжений между солнечными элементами и заземленной рамой. Влияние этого эффекта удалось минимизировать путем улучшения конструкции панели. Однако при увеличении напряжения с 1000 до 1500 В проблема требует нового инженерного решения.

Команда из ZSW совместно с испанским подразделением американской корпорации Specialized Technology Resources и компанией CS Wismar разработала тест, имитирующий десятилетия эксплуатации солнечных панелей и позволяющий проанализировать их устойчивость к PID.

Как уменьшить деградацию солнечных панелей и увеличить срок службы

Тестирование по стандарту IEC TS 62804-1 было дополнено увеличением напряжения на 67% до 2500 В. Длительность процесса испытания была доведена до 1000 часов, что в 10 дольше обычной процедуры. Были проверены два типа солнечных элементов, различающихся устойчивостью к PID. Каждый из них тестировался в комбинации с обрамляющим материалом из обычного этиленвинилацетата (EVA-1), улучшенного EVA-2 и полиолефинового эластомера (ПОЭ, POE).

В ходе эксперимента исследователи выяснили, что если использовать EVA-1, то вызванная потенциалом деградация проявляется в падении производительности модуля на 5% после 2 лет эксплуатации при напряжении 1500 В. EVA-2 увеличивает этот срок до впечатляющих 22 лет. Модули с POE практически не подвержены снижению эффективности из-за PID даже по истечении 60 лет эксплуатации.

Ученые уверены, что новую методику можно использовать при анализе долгосрочных перспектив проектов строительства новых солнечных электростанций.

PID, как следует из определения, возникает, когда потенциал напряжения солнечных модулей и ток утечки определяют подвижность ионов внутри устройства между полупроводниковым материалом и другими элементами модуля (например, стеклом, креплением и рамой). Ионная подвижность (ионная миграция) ускоряется с увеличением влажности, температуры и потенциала напряжения. Воздействию PID подвергаются все солнечные панели – PN-соединения элементов разрушаются, что делает их менее производительными, менее эффективными.

Интересное решение для борьбы с потенциальной деградацией предлагает австралийская компания OriSolar (на видео ниже). Ее устройство под названием «Anti PID» подключается последовательно в цепи между солнечными панелями и инвертором, который ведет строгий контроль работы системы в дневное время. Для дополнительной защиты ночью инвертор отключается, после чего устройство начинает подавать ток обратно на панели и, таким образом, восстанавливать их производительность. Компания заявляет, что способна повысить эффективность солнечных панелей до 95% в течение 40 дней.

По материалам: https://ecotechnica.com.ua