نگاهی به اثر PID بر کاهش کارایی سیستم های فتوولتاییک

به گزارش برق نیوز،پارامتر PID که برگرفته از Potential Induced Degradation است بیانگر مفهومی نامطلوب در پنل‌های خورشیدی است و بعضا از آن به عنوان افت انرژی بالقوه که در طول زمان منجر به کاهش ظرفیت و توان خروجی پنل‌ها می‌گردد نیز یاد میکنند. عواملی چون ولتاژ، دما و رطوبت بر این پارامتر تاثیرگذار هستند و از قضا این پارامترها در تمامی پنل‌ها نیز موجود بوده و منحصر به پنل خاصی نیستند ولیکن مقدار تاثیرگذاری آن‌ها در پنل‌ها و در محصولات سازندگان مختلف متفاوت است.

برای درک PID، مهم است بدانیم که چگونه برق توسط پانل های خورشیدی به طور معمول تولید می شود.هر پنل خورشیدی از به هم چسبیدن سلول های خورشیدی تشکیل شده است.هر سلول به تنهایی با جذب نور خورشید قادر به تولید الکتریسیته است. مطابق با اصول فنی هنگامی که دو ماده نیمه رسانا با یکدیگر ترکیب می شوند تبادل بار انجام میدهند که منجر به تولید میدان الکتریکی می شود .تابش نور خورشید باعث رانش الکترون ها می شود .این الکترون ها سپس به حرکت درآمده و باعث تولید جریان الکتریکی می شوند.

اثر PID هنگامی اتفاق می افتد که در روند پروسه ی تولید جریان ،یون های سدیم لایه ی شیشه ای به طرف سلول خورشیدی و محل اتصال PN (محل اتصال بین دو شبه رسانا) حرکت می کنند و باعث توقف الکترون های حامل بار می شوند.

همچنین در اثر ولتاژ و یا جریان نشتی، یون‌ها بین مواد نیمه‌هادی سلول‌ها و بدنه ماژول و یا شیشه‎‌های نگهدارنده سطح پنل و … جاری می‌شوند که همین جریان یون‌ها منجر به کاهش توان خروجی پنل می‌گردد. اخیرا مشخص شده است که اثر PID برای عملکرد سیستم های فتوولتاییک تهدیدی جدی به حساب می آید و بطور کلی نرخ کارایی سیستم فتوولتاییک 2/5 تا 30 درصد کاهش میابد.فاکتورهای اصلی که مشخص می کنند که یک سیستم  می تواند تحت تاثیر اثر PID قرار گیرد به شرح زیر است :

۱)سلول های خورشیدی

نشانه هایی مبنی بر اینکه بسیاری از انواع سلول های خورشیدی نسبت به قرار گرفتن در پتانسیل منفی بالا حساس هستند وجود دارد.ساختار خود سلول نیز بر روی اثر PIDتاثیر دارد که این خود به چگالی حامل های بار سیلیکون استفاده شده و ترکیب شیمیایی لایه ضد بازتاب بر روی سلول دارد.

۲) مدول فتوولتاییک

مواد استفاده شده در تولید سلول ها خود نقش مهمی ایفا می کنند . در کنار سایر عوامل ـ ترکیب شیمیایی شیشه استفاده شده در قسمت هایی که سلول های خورشیدی به شکل کپسول مانند هستند نیز حایز اهمیت میباشد.

۳)آرایش سیستم فتوولتاییک

سلول های خورشیدی نقش مهمی در تعیین حداکثر پتانسیل منفی ایفا می کنند.این به تعداد پنل ها در هر رشته، نوع اینورتر و نحوه اتصال به زمین سیستم خورشیدی بستگی دارد .

۴)زمانبندی

برای دارندگان پنل خورشیدی،نه اثر PID و نه تاثیر آن بر روی خروجی سیستم خورشیدی به سرعت قابل مشاهده نیست .بنابر این یک چک کننده ی PID در گذر زمان وجود اثر PID را ضمانت میکند.

۵)فاکتورهای خارجی

در میان فاکتورهای خارجی که اثر PID را به وجود می آورند،دما و رطوبت مهمترین عوامل هستند.

اثر PID در ماژول PV فردی: در یک ماژول فرد، اثر PID در سلول هایی که نزدیک به قاب آلومینیومی است قوی تر از سلولهای مرکزی میباشد.

اثر PID در ماژول های دسته ای: در یک رشته از مدول های خورشیدی، اثر PID در پنل هایی که در قسمت منفی رشته واقع شده اند قویتر است.نتیجه اینکه پتانسیل منفی در مقایسه با زمین در اطراف یک رشته از پنل های خورشیدی بیشترین مقدار است.

PID به دلیل اختلاف پتانسیل بالا نسبت به زمین ایجاد می شود. هنگامی که سیستم PV در حال کار است، این اتفاق در پانل ها رخ میدهد.

بهترین روش برای شناسایی PID در یک سیستم PV از طریق سیستم نظارت فیزیکی و مشاهده و چک کردن سیستم توسط شماست. بهترین روز برای مقایسه ولتاژهای عملیاتی (Vmpp یا DC Voltage) یک روز با تابش خوب است. همچنین مطمئن شوید که اینورترها را با همان پیکربندی رشته مقایسه کنید.

در عمل، PID یک فرآیند تصادفی است و تاثیری متفاوت در هر سلول، پانل و آرایه دارد. در نتیجه، PID در برخی از اینورترها بیشتر از دیگران اتفاق می افتد.

بر روی سلول، STRING و پانل سطح

تشخیص PID در سطح سلولی: تشخیص PID در سطح سلولی معمولا در شرایط آزمایشگاهی انجام می شود. سپس ماژول PV با آزمایش الکترولیومینسانس (EL) مورد آزمایش قرار می گیرد. این شامل ارسال جریان از طریق پانل و مشاهده نور منتشر شده (مادون قرمز) است. نتایج در این آزمایش، یک پنل با PID الگوی شطرنجی معمولی را نشان می دهد. عمدتا سلول های (نزدیک به قاب) کمتر روشن می شوند زیرا دیودها از این سلول ها آسیب می بینند.

تشخیص PID در سطح ماژول:

الگوی تصادفی شطرنجی برای پانل هایی که نزدیک به سمت منفی هستند قابل مشاهده خواهد بود.

تشخیص PID در سطح پانل:

اگر PID در سطح سلولی رخ دهد، این کار بر عملکرد ماژول تأثیر می گذارد. این به وضوح منجر به تغییر منحنی IV می شود، جایی که نقطه حداکثر قدرت (MPP) ماژول به سمت پایین حرکت می کند. به عنوان یک نتیجه، تبدیل نور خورشید به برق، کمتر خواهد بود.