اثرات LID و PID در پنل های خورشیدی

بعد از مدتی، این دو پدیده بازده پنل های خورشیدی را کاهش داده و سرمایه گذاری را مخاطره آمیز می کند. سازندگان معتبر پنل های خورشیدی اغلب در کاتالوگ محصولات خود ضمانت نامه LID/PID رایگان ارائه می دهند. که یعنی این مشکل را در فرآیند طراحی و ساخت حل کردند. در ادامه با تک اینورتر همراه باشید تا پیرامون این موضوع بیشتر صحبت کنیم.

PID چیست؟

PID که مخفف Potential Induced Degradation می‌ باشد؛ به عنوان افت انرژی بالقوه در پنل های خورشیدی شناخته میشود که که باعث کاهش توان خروجی پانل ها در طول زمان می شود. عواملی مانند رطوبت هوا، دمای هوا و ولتاژ بر تنظیم PID تأثیر می‌گذارند. البته این عوامل در همه پنل ها وجود دارد و به نوع خاصی مربوط نمی شود. اما تاثیری که PID بر روی عملکرد پنل خورشیدی به دلیل این عوامل می گذارد در پنل های مختلف و برندهای مختلف می تواند متفاوت باشد. بر اساس آزمایش‌ها و تحقیقات علمی انجام شده، اثر PID خطرناک‌ترین عامل در عملکرد سیستم ‌های فتوولتائیک در نظر گرفته می‌شود و می‌تواند بازده سیستم خورشیدی را از 2.5 به 30 درصد کاهش دهد.

اثرات PID

هنگامی که نیروگاه خورشیدی مطابق انتظار عمل نمی کند و تلفات غیرقابل توضیحی وجود دارد، ممکن است به دلیل PID باشد. با توجه به استانداردهای TUV، یکی از سازمان های توصیه شده برای آزمایش، اثرات PID در مزرعه خورشیدی می تواند منجر به کاهش بازده سیستم خورشیدی از 2.5 به 30 درصد شود. PID به دلیل اختلاف پتانسیل بین مواد نیمه هادی (سلول) و قسمت دیگر ماژول (قاب شیشه ای یا آلومینیومی) ایجاد می شود. این اختلاف پتانسیل به دلیل انتقال یون های منفی به قاب آلومینیومی (یا شیشه) و یون های مثبت (یون های سدیم) به سطح سلول، جریان نشتی ایجاد می کند.

این “آلاینده” سلول باعث اتلاف انرژی و کاهش اثر فتوولتائیک می شود. اثرات PID بلافاصله قابل مشاهده نیست و پس از چند ماه یا چند سال اثرات آن قابل توجه خواهد بود. PID ارتباط نزدیکی با عوامل محیطی (رطوبت، دما) و پیکربندی سیستم PV (پایه، ماژول و نوع سلول) دارد. حرکت یون با عوامل محیطی مانند رطوبت و دما افزایش می یابد و در نتیجه اثر PID افزایش می یابد. مقدار پتانسیل ولتاژ و قطبیت ماژول بر تولید PID تأثیر می گذارد و این مشکل به موقعیت ماژول در آرایه و سیستم زمین بستگی دارد. اغلب PID مربوط به یک پتانسیل ولتاژ منفی نسبت به زمین است. تحقیقات اخیر نشان داده است که ترکیب شیمیایی شیشه، مواد پوششی یا پوشش ضد انعکاس تاثیر بسزایی در بروز PID دارد.

به عنوان مثال، سدیم موجود در شیشه یکی از دلایل PID است. رطوبت نسبی ماده مورد استفاده نیز یکی از عواملی است که وقوع PID را تعیین می کند، زیرا باعث افزایش رسانایی و در نتیجه انتقال یون می شود. بسته به علت، PID ممکن است قابل برگشت باشد یا نباشد. هنگامی که تخریب به دلیل واکنش های الکتروشیمیایی رخ می دهد، PID متأسفانه غیرقابل برگشت خواهد بود زیرا فیلم ماژول PV را حساس یا الکتریکی می کند.

روش مقابله با اثر PID بر روی پنل های خورشیدی

بهترین راه برای مقابله با اثرات PID آگاهی از آن و انجام اقدامات پیشگیرانه به موقع است. بهترین راه برای تعیین وجود اثر PID در یک سیستم PV مشاهده فیزیکی، بازرسی و آزمایش سیستم در یک روز با تابش خوب و با در نظر گرفتن صحت و سلامت اینورتر هایی که به‌درستی انتخاب شده‌اند، می ‌باشد. به طور کلی، PID یک رویداد تقریبا تصادفی است که می تواند تأثیر متفاوتی بر روی هر سلول یا آرایه پانل داشته باشد.

LID چیست؟

LID یا تخریب ناشی از نور که مخفف عبارت Light Induced Degradation می باشد. این امر عملکرد پنل های خورشیدی سیلیکونی کریستالی را کاهش می دهد. که در اولین ساعات قرار گرفتن در معرض نور خورشید اتفاق می افتد. بر اساس اطلاعات کاتالوگ برخی از تامین کنندگان ماژول PV، این تلفات عمدتاً بر عملکرد واقعی ماژول های نصب شده تأثیر می گذارد. در پانل کریستالی وقتی عنصر بور به عنوان ناخالصی سه ظرفیتی به سیلیکون تزریق می شود، و در فرآیند تولید اکسیژن نیز در سیلیکون مذاب راه پیدا میکند. در ساعات و هفته های اول کار سلول، افتی در تولید انرژی الکتریکی خواهیم داشت.

در عمل این افت به کیفیت ویفر مربوط می شود و معمولا بین 1 تا 5 درصد است. وجود بور و اکسیژن به طور همزمان از حرکت الکترون ها جلوگیری می کند تا وارد سوراخ ها نشوند. این پدیده در پنلهای P-Type رخ می دهد و در پنلهای N-Type (با تاثیرگذاری فسفر) مانند پنلهای HIT و PERC رخ نخواهد داد و یا به حداقل می رسد.

بررسی تلفات LID در پنل های خورشیدی N-type و P-type

همانطور که همه می دانیم سلول های خورشیدی کریستالی دارای دو لایه سیلیکون n و p هستند. که ناخالصی تزریقی به سیلیکون در نوع n، فسفر بوده و ناخالصی تزریقی به سیلیکون در نوع p، بور می باشد. در سلول های نوع n ضخامت قسمت نوع n زیاد است و فناوری تولید کاملاً متفاوت است. و این با نقص اصلی سلول های نوع p که از دست دادن LID در حضور عنصر بور است دور شده است. علاوه بر این، عمر مفید آنها نیز طولانی تر است. میزان بازترکیب الکترون حفره ها نیز کمتر بوده که به افزایش بازده کمک می کند.

تلفات LID یک مشکل شناخته شده برای تولیدکنندگان سلول های خورشیدی سیلیکونی است که و می تواند منجر به از دست دادن جدی انرژی تولید شده در سیستم های خورشیدی شود. به همین دلیل آزمایش LID برای ماژول های خورشیدی لازم است. تست LID کارایی ماژول های PV را در طول عمرشان تضمین می کند. بنابراین، برآورد تخریب ناشی از نور یک کار مهم برای اطمینان از کارایی و مقرون به صرفه بودن سیستم‌های فتوولتائیک است.