Inhalt:
- Was ist der potenziell induzierte Degradationseffekt (PID) bei Solarmodulen?
- Warum tritt der potenziell induzierte Degradationseffekt (PID) auf?
- Wie erkennt man den potenziell induzierten Degradationseffekt (PID)?
- Wie verhindert man den potenziell induzierten Degradationseffekt (PID)?
Was ist der potenziell induzierte Degradationseffekt (PID) bei Solarmodulen?
Der potenziell induzierte Degradationseffekt (PID) bei Solarmodulen entsteht durch eine bemerkenswerte Potenzialdifferenz zwischen dem Halbleitermaterial (Zelle) und anderen Komponenten des Moduls, wie Glas, Halterungen oder dem Aluminiumrahmen. Diese Spannungsunterschiede verursachen einen Stromverlust, der zur Wanderung von negativen und positiven Ionen führt. Negative Ionen treten durch den Aluminiumrahmen aus, während positive Ionen, insbesondere Natriumionen, zur Zelloberfläche wandern. Dieser Prozess "verschmutzt" im Wesentlichen die Zelle, verringert ihren photovoltaischen Effekt und führt zu Leistungsverlusten. PID-Effekte können zu erheblichen Leistungsverlusten führen, die bis zu 20% erreichen können, und die Konsequenzen sind nicht sofort ersichtlich – das Auftreten dieser Effekte kann mehrere Monate bis einige Jahre dauern, bis sie erkennbar werden.
Warum tritt der potenziell induzierte Degradationseffekt (PID) auf?
Der potenziell induzierte Degradationseffekt (PID) tritt in der Regel bei langfristigem Einsatz von photovoltaischen Solarsystemen auf, insbesondere in Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit.
Hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit:
Hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind die primären Auslöser des potenziell induzierten Degradationseffekts (PID) in Solarmodulen. Eine erhöhte Luftfeuchtigkeit führt zur Ansammlung von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Panele, wodurch leitfähige Wege entstehen und Potenzialunterschiede sowie PID-Effekte ausgelöst werden. Zudem fördert erhöhte Feuchtigkeit die Migration von Ladungsträgern, was zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung und einem daraus resultierenden Leistungsabfall führt.
Mit steigenden Temperaturen verändern sich die Eigenschaften des Halbleiters, die Beweglichkeit der Elektronen nimmt zu und die Bildung von Potenzialdifferenzen beschleunigt sich, was die PID-Effekte verschärft und letztendlich zur Materialdegradation innerhalb der Solarmodule führt. Die kombinierte Auswirkung von erhöhter Luftfeuchtigkeit und Temperatur intensiviert diese Effekte, wobei die Feuchtigkeit die Adsorption von Wasserdampf begünstigt und hohe Temperaturen die Verdunstung beschleunigen, wodurch die Potenzialdifferenzen verstärkt werden.
Systemkonfiguration:
Die Konfiguration des PV-Systems, einschließlich Erdung, Modultyp und Zelltyp, spielt eine bedeutende Rolle bei PID. Das Spannungspotenzial und die Polarität des Moduls beeinflussen das Auftreten von PID. Diese Abhängigkeit wird durch die Position des Panels im Array und die Erdung des Systems beeinflusst. Typischerweise wird PID mit einem negativen Spannungspotenzial zur Erde in Verbindung gebracht, wodurch das stärker negativ geladene Panel anfälliger für PID-Risiken wird.
Belastungen auf der Glasoberfläche:
Wenn die Glasoberfläche des Solarmoduls Belastungen wie Staub oder andere Verunreinigungen trägt, kann dies die Potenzialdifferenz erhöhen und zum PID-Effekt führen.
Verschiedene Faktoren im Zusammenhang mit Belastungen auf Solarmodulen tragen zum potenziell induzierten Degradationseffekt (PID) bei. Durch Belastungen induzierte Oberflächendämpfung erzeugt einen dünnen Film auf dem Glas, erhöht die Oberflächendämpfung und behindert die Ladungsmigration. Dies konzentriert Potenzialdifferenzen an der Oberfläche, stört die gleichmäßige Elektronenverteilung und erhöht das PID-Risiko. Durch Belastungen verursachte Veränderungen in den optischen Eigenschaften, wie veränderte Lichtabsorption, führen zu ungleichmäßiger Absorption und erzeugen lokale Potenzialdifferenzen, die durch starkes Sonnenlicht verschärft werden. Belastungen beeinflussen die Wärmeleitfähigkeit, verursachen lokale Temperaturunterschiede, beschleunigen die Elektronenmigration und erhöhen die Potenzialdifferenzen, insbesondere bei direkter Sonneneinstrahlung. Feuchtigkeit absorbierende Belastungen schaffen einen leitfähigen Kanal, der PID beschleunigt. Regelmäßige Reinigung ist notwendig, um Potenzialdifferenzen zu reduzieren, die Leistung der Paneele zu erhalten und die Wahrscheinlichkeit von PID aufgrund von Belastungen zu verringern.
Wie erkennt man den potenziell induzierten Degradationseffekt (PID)?
Um festzustellen, ob Solarmodule von PID betroffen sind, kann ein I-V-Kurventest durchgeführt werden. PID reduziert die Leistung von Solarmodulen, indem der Shunt-Widerstand des elektrischen Modells verringert wird (siehe Abbildung 1). Dies entspricht einer Zunahme des Leckstroms, was zu einer Verringerung des Ausgangsstroms (und somit der Gesamtausgangskapazität) führt und sich auf die I-V-Kurve auswirkt, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 1: Ein-Dioden-Modell eines Solarmoduls
Abbildung 2: Vergleich der I-V-Kurve zwischen einem von PID betroffenen und einem nicht von PID betroffenen PV-Modul
Der IEC-Standard 62804 wurde etabliert, um die Fähigkeit von Solarmodulen zu bewerten, hohen Spannungen standzuhalten, ohne eine Degradation zu erleiden. Das vorgeschriebene Verfahren beinhaltet das Aussetzen von Solarmodulen einer Gleichspannungsbelastung von 1000 V unter Bedingungen von 85% relativer Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von 60 ºC über einen Zeitraum von 96 Stunden. Das Diagramm zeigt die Pmpp/W-Bewertung (wobei Pmpp die maximale Leistung des Panels darstellt), begleitet von Bildern des Panels, die die Elektrolumineszenz sowohl vor als auch nach dem Test anzeigen.
Die oben dargestellte visuelle Darstellung zeigt, dass das PV-System während des PID-Tests einen Leistungsabfall von etwa 25% erlebte. Gemäß dem IEC-Standard 60924 sollte dieser Rückgang, um den spezifizierten Anforderungen zu entsprechen, 5% nicht überschreiten. Obwohl es Variationen unter Solarmodulen geben kann, ist es wichtig zu beachten, dass dieser Standard durch umfangreiche Tests an einer Vielzahl von PV-Modulen etabliert wurde.
Wie kann man den potenziell induzierten Degradationseffekt (PID) verhindern?
Das Auftreten von PID-Effekten wird normalerweise von einer Vielzahl von Umwelt- und Betriebsfaktoren beeinflusst. Um die Stabilität und Leistung des Solarmodulsystems zu gewährleisten, müssen eine Reihe von Maßnahmen ergriffen werden, um den Einfluss des PID-Effekts zu verhindern und zu mindern.
Einsatz von Solarmodulen mit Anti-PID-Technologie:
Wählen Sie Solarmodule mit Anti-PID-Eigenschaften. Einige Hersteller verwenden einzigartige Zelltechnologien, um das Auftreten von PID-Effekten zu mindern oder zu unterdrücken, wie zum Beispiel HJT-Solarmodule.
Die HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) Solarmodule von Maysun verhindern effektiv den potenziell induzierten Degradationseffekt (PID) durch den strategischen Einsatz einer Transparent Conductive Oxide (TCO) Filmbeschichtung auf der Glasoberfläche. Diese TCO-Schicht verhindert Ladungspolarisation und vermeidet strukturell eine PID-Degradation. Neben dem Heterojunktionsdesign und der intrinsischen dünnen Schicht minimieren Maysuns HJT-Solarmodule die Ladungsmigration, reduzieren ungleichmäßige Stromverteilung und mindern effektiv PID-Risiken, was eine verbesserte Stabilität in anspruchsvollen Umgebungen gewährleistet. Zusätzlich sind diese Paneele mit dem Solar Module Test Module PID Resistance-IEC 62804 zertifiziert, was für höchste Qualität spricht.
Maysun Solar HJT-Solarmodule wurden in mehrere europäische Länder geliefert. Kunden haben ihre Zufriedenheit mit der beeindruckenden Leistung und Zuverlässigkeit der Maysun HJT-Solarmodule geteilt.
Optimierung des Systemdesigns:
Ein optimiertes Systemdesign ist ein weiterer wichtiger Faktor zur Verhinderung von PID-Effekten. Optimieren Sie das Systemdesign durch folgende Maßnahmen:
Maximum Power Point Tracker (MPPT): MPPT-Technologie hilft sicherzustellen, dass die Module unter verschiedenen Lichtbedingungen am maximalen Leistungspunkt arbeiten, was das Risiko einer ungleichmäßigen Stromverteilung reduziert und das Auftreten von PID-Effekten verlangsamt.
Stromausgleichstechnologie: Die Einführung der Stromausgleichstechnologie hilft, eine gleichmäßige Stromverteilung zwischen den Modulen zu gewährleisten und somit die Möglichkeit von PID-Effekten aufgrund von Potenzialdifferenzen zu reduzieren.
Schutzbeschichtungen:
Die Anwendung von schmutz-, wasserdampf- und verschmutzungsresistenten Schutzbeschichtungen auf der Oberfläche von Solarmodulen kann den Angriff von Oberflächenkontaminanten auf die Module mindern und das Risiko von PID-Effekten reduzieren.
Diese Beschichtungen können umfassen:
Staubresistente Beschichtungen: Verlangsamen die Staubablagerung und halten die Moduloberfläche sauber.
Wasserdampfresistente Beschichtungen: Verhindern das Eindringen von Wasserdampf und reduzieren die Auswirkung von Luftfeuchtigkeit auf Potenzialdifferenzen.
Antiverschmutzungsbeschichtungen: Verringern die Haftung von Fett, Vogelkot und anderen Verschmutzungen und erhalten die optische Transparenz der Oberfläche.
Regelmäßige Reinigung:
Regelmäßige Reinigung der Solarmoduloberfläche ist eine Schlüsselmaßnahme zur Aufrechterhaltung der Systemleistung. Die Entfernung von Staub, Blättern, Vogelkot und anderen Belastungen hilft, eine saubere Oberfläche zu erhalten und die Bildung von Potenzialdifferenzen zu reduzieren. Regelmäßige Reinigung trägt auch dazu bei, die Lichtdurchlässigkeit der Paneele zu erhalten und die Lichtabsorptionseffizienz zu verbessern.
Darüber hinaus ist PID oft umkehrbar. Tritt PID auf, kann eine Abhilfemaßnahme das Erdung des DC-Negativterminals des Wechselrichters beinhalten, um negative Spannungen auf der Stringleitung zu verhindern. Dieser Ansatz ist wirksam, wenn der Wechselrichter eine solche Betriebsweise erlaubt und alle notwendigen Designvorsichtsmaßnahmen umgesetzt werden. Eine weitere Abhilfestrategie ist der Einsatz von „Anti-PID-Boxen“, die zwischen dem String und dem Wechselrichter positioniert sind. Diese Boxen kehren das vom Wechselrichter angelegte Potenzial um, um negative Spannungen an betroffenen Solarmodulen zu bekämpfen. Ihre Wirkung besteht darin, die Polarisation jedes Strings im Laufe der Zeit zu variieren, wodurch die Wahrscheinlichkeit von PIDs verringert wird und jedes Modul sich von dem negativen Potenzial, das es erlebt hat, „erholen“ kann.
Seit 2008 widmet sich Maysun Solar der Herstellung von erstklassigen Solarmodulen. Entdecken Sie unsere vielfältige Auswahl, einschließlich Half-Cut-, MBB-, IBC-, HJT- und Schindel-Solarmodule, erhältlich in Silber, Vollschwarz, Schwarzrahmen und Glas-Glas-Finishes. Die Module zeichnen sich durch exquisite Designs und außergewöhnliche Leistung aus und erhöhen die Ästhetik jedes Gebäudes. Mit etablierten Büros, Lagern und dauerhaften Partnerschaften mit führenden Installateuren in zahlreichen Ländern ist Maysun Solar eine vertrauenswürdige Wahl. Für Anfragen zu PV oder den neuesten Angeboten zu Solarmodulen können Sie uns gerne kontaktieren; wir helfen Ihnen gerne weiter.
Referenz:
Greensolver, & Greensolver. (2021b, November 26). Potential Induced Degradation (PID) – What is it? – Greensolver. Greensolver.
Admin-D3v. (2020, July 6). LID vs PID: What’s degrading your solar panels? Raycatch | AI Diagnostics for Solar Energy.
Was ist der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) von Solarmodulen? (n.d.). Was Ist Der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) Von Solarmodulen?
Causes and solutions of the potential Induced Degradation (PID) effect in PV modules – Technical articles. (2020, July 9).
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