Деградация солнечных панелей

Поделиться ссылкой на статью

Обновлено 18 января, 2025

Виды деградации солнечных панелей и ее влияние на выработку и срок службы

В наших предыдущих статьях PID — что это такое? и Срок службы солнечных батарей мы уже затрагивали вопросы деградации солнечных модулей и их срока службы. В этой статье остановимся более подробно о видах деградации солнечных панелей и их влиянии на срок службы солнечных батарей и выработку ими электрической энергии. 

По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США, потеря генерации энергии солнечными модулями обычно составляет около 0,5% в год. Производители обычно считают, что после 25 — 30 лет работы происходит достаточная для замены солнечных модулей деградация. По данным NREL, отраслевой стандарт производственной гарантии на солнечный модуль составляет 25 лет.

Учитывая эталонный годовой темп деградации 0,5%, 20-летняя панель способна производить около 90% своей первоначальной мощности. Купить солнечные панели с минимальной деградацией вы можете в нашем Интернет-магазине с разделе «Солнечные панели«.

Таким образом, чтобы определить примерную прогнозируемую мощность солнечных панелей через N-е количество лет, нужно умножить степень деградации на это количество лет (ожидаемой работы панелей) и вычесть получившееся число из 100(%).

Механизм деградации солнечных модулей

Деградация лучших модулей по сравнению с типичной деградацией солнечных модулей.
Деградация лучших модулей по сравнению с типичной деградацией солнечных модулей.

Деградация солнечных модулей возникает, когда ионы внутри модуля начинают активно двигаться между полупроводниковым материалом и другими элементами, такими как стекло. Это приводит к снижению выходной мощности, в некоторых случаях значительному. Некоторые производители изготавливают свои панели из устойчивых к деградации материалов.

Заметим, что качественные солнечные панели деградируют менее интенсивно, скорость их деградации обычно меньше и поэтому снижение эффективности не будет слишком сильно влиять на производительность всей вашей системы. Степень деградации можно примерно оценить еще в момент покупки – обычно бренды, выпускающие солнечные панели, заявляют эти показатели в своей гарантии на производительность. Не забудьте также оценить и гарантию на модуль – производственные дефекты тоже влияют на срок службы панелей и их выходную мощность. Гарантия производительности вашей солнечной панели, которая составляет у современных панелей 20–25 лет (иногда доходит до 30 лет), даст вам приблизительное представление о том, какое количество электроэнергии будет генерировать ваша солнечная панель, и как оно будет меняться с течением времени.

Учтите, что производители солнечных панелей дают гарантию с «запасом прочности» – то есть в процессе работы панель может работать дольше, чем заявлено в гарантии. Например, если производитель обещает, что через 20–25 лет панель будет работать с эффективностью около 80% от начальной величины, то на практике чаще всего деградация будет ниже и составит 10-12%.

Снижение мощности солнечных элементов и модулей с течением времени

Что такое деградация солнечных панелей и что означает «скорость деградации»? Это может показаться зловещим, но «деградация» — это всего лишь отраслевой термин, используемый для описания снижения производительности, которое со временем испытывают все солнечные панели. 

В первый год эксплуатации солнечные батареи обычно подвергаются кратковременной ускоренной деградации в диапазоне от менее 1% до 3%. После этого, согласно ряду исследований, их производительность снижается в среднем на 0,8%-0,9% в год.

деградация солнечной панели по годам эксплуатации
Деградация солнечной панели по годам эксплуатации

Например, если деградация солнечных панелей в первый год составит 2%, то на втором году работы такие панели будут работать на 98% от их первоначальной производительности. В дальнейшем, если предположить, что каждый год производительность панелей будет снижаться на 0,8%, спустя в 25 лет своего полезного срока службы они все равно будут работать достаточно эффективно – этот показатель составит 78,8%.

Качество фотоэлемента может влиять на скорость деградации. NREL сообщает, что у производителей премиум-класса, таких как Panasonic и LG, темпы деградации составляют около 0,3% в год, в то время как у некоторых брендов темпы деградации достигают 0,8% в год. Через 25 лет солнечные панели премиум-класса все еще могут производить 93% от первоначальной мощности, а солнечные панели с более высоким уровнем деградации смогут производить всего 82,5%.

Всестороннее тестирование, проведенное производителями коммерческих солнечных панелей, показывает, что срок службы солнечных панелей составляет от 25 до 40 лет, в зависимости от производителя. Это не означает, что по истечении этого времени панели перестают работать или вырабатывать электричество. Это просто означает, что их производство энергии снизилось до уровня, превышающего то, что производители называют «сроком полезного использования панели».

Насколько влияет разница в степени деградации на выработку?

Шесть или семь десятых процента в скорости деградации могут составлять тысячи киловатт-часов энергии, теряемой каждый год, в зависимости от количества панелей и того, как долго они вырабатывали электричество. Это означает, что вы можете потратить деньги, потребляя электроэнергию из сети, а не от установленных солнечных панелей. Для крупной коммерческой установки это может означать потери выручки в сотни тысяч долларов в течение срока службы системы. 

Вот почему важно подумать, будет ли выгоднее в долгосрочной перспективе сэкономить заранее на панелях более низкого качества с более высокой скоростью деградации или инвестировать в более качественные (и потенциально более дорогие) панели, которые деградируют медленнее. Вы всегда должны заранее сравнивать потенциальную экономию затрат, оценивая свои варианты.

Деградация солнечных панелей — виды

Есть несколько основных видов деградации фотоэлектрических элементов и модулей.

Деградация, вызванная светом (LID – от англ. Light Induced Degradation)

Возникает, когда солнечная панель впервые подвергается воздействию солнечной радиации, в результате ее фотопроводимость уменьшается. Это считается этапом «настройки» панели, также называемым «начальным ухудшением» или краткосрочной деградацией, и происходит в течение первых 1000 часов работы. Эффективность панелей на этом этапе снижается в среднем на 1–3% и после этого стабилизируется. Такой тип деградации присущ преимущественно монокристаллическим панелям. Однако после распространения PERC солнечных панелей было обнаружено, что на процесс деградации от света также влияет температура.

Все фотоэлектрические модули из кристаллического c-Si кремния деградируют примерно на 5%, тогда как модуль PERC деградирует до 10% из-за LeTID. Зафиксированы случаи деградации даже на   16%, при этом для солнечных элементов PERC был зафиксирован КПД 23,6% (более высокий КПД частично компенсировал более высокую деградацию). Солнечный модуль из монокристаллического кремния деградирует (2-3,6) %, тогда как модуль из мульти-Si может деградировать до (3,8-7,5) %.

Деградация, вызванная светом и повышенной температурой (LeTID)

Light Elevated Temperature Induced Degradation (LeTID) впервые обнаружена в 2012 году. LeTID потенциально может привести к потере производительности до 10% в течение нескольких лет для модулей, находящихся в полевых условиях, и наблюдалась на большинстве кремниевых фотоэлектрических технологий p-типа. Механизмы деградации, вызванной повышением световой температуры, до сих пор не до конца понятны, но известно, что она приводит к значительным потерям производительности модулей, находящихся в полевых условиях. В отличие от LID, такая деградация может произойти спустя годы и в основном связана с высокими рабочими температурами модулей.

Снижение мощности солнечных панелей в результате LeTID Однако механизмы этой деградации сложны, и ученым до сих пор не удалось выявить точную причину. В новом исследовании эффектов LeTID ученые под руководством Китайской академии наук изучили эффекты LeTID на поверхности солнечного элемента и на границах между кремнием и пассивирующими слоями. Группа использовала переходную спектроскопию глубокого уровня, специализированный метод наблюдения активных дефектов в полупроводниковых материалах, для наблюдения за поведением деградации пассивации поверхности в ряде по-разному обработанных образцов мультикристаллического кремния, включая как оксид алюминия, так и смешанные пассивационные слои оксида алюминия / нитрида кремния. Они описали свою работу в статье «Явления деградации поверхности, связанной с мультикристаллическим кремнием P-типа при повышенной температуре и освещении», которая недавно была опубликована в журнале Solar Energy.

Эксперименты показали уменьшение срока службы носителей для образцов после световой выдержки при температуре 80°С и 0,46 киловатт-часа на квадратный сантиметр. После световой выдержки увеличилось количество интерфейсных состояний – дефектов материала, которые могут снизить производительность. По мнению исследователей, это говорит о том, что снижение качества пассивации, вызванное увеличением состояний интерфейса, может быть фактором, способствующим LeTID.

Однако причина этого увеличения, скорее всего, кроется в объеме материала, а не на его поверхности, и в статье предполагается, что увеличение интерфейсных состояний может быть связано с диффузией примесей из объема к поверхности во время механизма LeTID. «Можно сделать вывод, что увеличение количества состояний интерфейса является одной из причин явления LeTID, но основной причиной могут быть дефекты в массе», — заявили исследователи.

Самый простой способ предотвратить влияние LeTID на ваши панели — не эксплуатировать солнечные панели в жарком климате  или не покупать панели PERC, произведенные до 2020 года. После 2020 года многие производители решили проблему с LeTID в модулях PERC, более того, во многих странах была введена сертификация по этому параметру. Вам нужно убедиться, что вы получаете панели PERC только от производителя, который решил проблему. Это еще один аргумент в пользу того, чтобы покупать солнечные модули от известных производителей, а не под различными брендами импортеров (см. наше Руководство покупателя солнечных батарей, где мы постоянно приводим эту рекомендацию и другие советы по покупке солнечных батарей).

Поскольку температура является основным фактором для LeTID, если вы покупаете панель PERC — при прочих равных условиях — вам лучше приобрести панель с более низким значением NOCT, что означает номинальную рабочую температуру ячейки. Чем ниже этот показатель, тем меньше нагревается солнечная панель на солнце.

Если у вас есть солнечные панели PERC и вы обеспокоены снижением их мощности, важно следить за их производительностью, чтобы вы знали, нужно ли вам предъявлять гарантийные претензии. Если у вас установлено оборудование для мониторинга, это упрощает задачу. Можно вести учет годовой производительности вашей системы. Она будет меняться из года в год в зависимости от погоды, но если ваши солнечные панели PERC страдают от серьезного LeTID, вы сможете заметить тенденцию к снижению.

Если вы обнаружите, что у вас возникла проблема, возможно, будет разумно подождать, пока она не станет достаточно серьезной и не является погрешностью из-за погоды, чтобы не было никаких сомнений в том, что вы имеете право на предъявление гарантийной претензии.

Деградация от потенциала (PID – от англ. Potential Induced Degradation)

Этот тип деградации не всегда происходит, но если это случится, производительность панели может снизиться вплоть до 30%. Подвержены ей все типы панелей (моно- и поликристаллические, а также тонкопленочные). В некоторых случаях деградация от потенциала может быть обратимой, но этот процесс всегда является достаточно непростой технической проблемой, которая требует немедленного решения. PID возникает, когда разные компоненты в системе находятся под разными напряжениями. Например, при разности потенциалов между солнечными элементами и рамкой (монтажной конструкцией, алюминиевым или стальным каркасом). Такое отклонение вызывает утечку тока и, следовательно, снижает выходную мощность панели. Основная причина такого явления – поляризация, то есть потенциал солнечных батарей по отношению к земле. Предотвратить подобную деградацию и даже восстановить работу узлов, которые подверглись ей, поможет заземление положительного электрода. По сути, потенциальная деградация – это появление токов утечки в полостях между пластинами полупроводника и другими составляющими фотомодуля. Последний при этом теряет способность создавать заявленное «на выходе» напряжение. Подробнее про PID читайте в отдельной статье.

Деградация, связанная со старением

Солнечные модули подвержены влиянию внешних факторов, что неизбежно – это естественный износ солнечных панелей. Такие процессы старения происходят из-за химических реакций в полупроводниках, вызывающих кристаллические затвердения, а также из-за загрязнения фотомодулей, климатических условий, погоды, влияния ультрафиолета. Обычно данный тип деградации необратим, и с экономической точки зрения смысла в его устранении нет. См. таблицу о факторах, влияющих на срок службы солнечных модулей в статье «Срок службы солнечных батарей«.

Почему деградируют солнечные панели

  1. Фактором, который может ускорить скорость деградации, является качество материалов, используемых при изготовлении панелей. Чтобы сохранить низкие цены, некоторые производители используют для рамы алюминий меньшей толщины, что делает конструкцию более тонкой и уязвимой к деградации. Вот почему выбор дешевой солнечной панели может увеличить риск ее плохой работы или выхода из строя деталей системы. В долгосрочной перспективе такая экономия обойдется вам дороже.
  2. Степень деградации солнечной батареи и ее срок службы зависят от типа  панели. Например, кристаллические панели имеют большую устойчивость к нормальному износу, чем тонкопленочные, что отражено в их гарантиях и сроках службы. В обычных условиях кристаллические панели могут выдерживать экстремальные температуры и холода в течение более 20 лет. Пленочные панели при таких же условиях прослужат не более 5 лет.
  3. При воздействии экстремальных климатических условий солнечная панель из кристаллического кремния (Si) может сильно деградировать. Например, панель, подверженная сильным снеговым нагрузкам, ветрам и теплу, теряет свою структурную целостность и эффективность. Тогда как скорость деградации панелей, установленных в благоприятном климате, будет существенно ниже
  4. Проблемы при соединении с другими элементами. Обычно солнечные панели не являются хрупкими, практически не подвержены каким-то поломкам. Но при соединении их с другими элементами солнечной установки либо объединении их в массивы следует соблюдать осторожность. Нужно учитывать не только безопасность солнечных панелей, но и всей подключенной системы, правильно соединять ее элементы в соответствии с их техническими параметрами.
  5. Механические повреждения. Хотя производители используют закаленное стекло для дополнительной защиты, постоянные нагрузки могут стать причиной микротрещин в фотоэлементах, из-за чего процесс деградации может ускориться. Также может испортиться антибликовое/антиотражающее покрытие. Эти разрушения вызывает нагрев поверхности панелей, воздействие ультрафиолета и загрязняющих веществ.
  6. Загрязнение солнечной панелиСамый распространенный фактор, влияющий на срок службы и скорость деградации панелей – загрязнение. Крошечные частицы пыли и грязи накапливаются постепенно на поверхности солнечной батареи, тем самым снижая количество солнечного света, получаемого фотоэлементами. Исследования показали, что из-за этого солнечная панель может потерять около 1% своей эффективности. Более того, эти панели с большей вероятностью теряют свою мощность из-за загрязнения при установке на плоскую поверхность. Хотя солнечные панели достаточно легко установить на плоских крышах, это приводит к накоплению большего количества пыли на панелях и, соответственно, более быстрой их деградации.
  7. Большую роль в деградации играют погодные катаклизмы. Сильные шквалы, ураганы, бури, снег, крупный град, упавшие ветви деревьев из-за ветра – все эти факторы могут значительно повредить солнечные батареи и ускорить их деградацию. Это нужно учитывать при установке панелей, например, выбирать места в значительном отдалении от деревьев. Угрозу структурной целостности солнечной панели несут также птицы, которые любят устраивать гнезда под панелями.

Принимая решение о покупке солнечных панелей, обязательно учитывайте степень их деградации, поскольку в итоге этот показатель может повлиять срок окупаемости установки. Зная основные причины деградации, можно сгладить некоторые моменты и попытаться замедлить ее в тех случаях, в которых это возможно.

Хотя это не всегда необходимо, очистка панелей также может сыграть важную роль в обеспечении того, чтобы они не разлагались быстрее, чем ожидалось. Следите за изменениями выходной мощности ваших солнечных панелей до и после очистки, а также в разные промежутки времени. Делайте заметки и оценивайте эффект. Вы можете обнаружить, что затраты на очистку на самом деле могут быть больше, чем затраты, связанные с более низким уровнем деградации.

Деградация PERC и Topcon

После появления новых технологий солнечных элементов, производители и ученые исследуют поведение этих технологий в различных условиях окружающей среды., Например, в работе Buyer aware: Three new failure modes in TOPCon modules absent from PERC technology исследована деградация солнечных панелей под воздействием «влажного тепла» (dump heat). Были получены данные, которые показали, что при воздействии «влажного тепла» TopCon модули могут деградировать больше, чем PERC (см. спойлер)

pv cells technologies деградация солнечных

Деградация TopCon модулей с разными задними защитными поверхностями
Технология пассивированного туннельного оксидного контакта n-типа (TOPCon) стала ведущей промышленной технологией в 2024 году. Однако по-прежнему существуют опасения относительно надежности TOPCon при использовании в полевых условиях, особенно в модулях со стеклянным или полимерным задним листом. В этой работе исследуется влияние влажного тепла (DH) на производительность модулей TOPCon и PERC со стеклянным/полимерным задним листом путем изменения спецификаций материалов (BOM), таких как полиолефиновый эластомер (POE), этилвинилацетат (EVA) и варианты полимерного заднего листа. Установлено, что модули PERC остаются стабильными, с максимальной потерей мощности (Pmax) всего 1–2% отн. после 1000 ч испытаний DH, независимо от используемой спецификации. Однако модули TOPCon испытали значительную деградацию с падением Pmax в диапазоне от 4 до 65% отн. после той же длительности испытаний. Несмотря на использование POE, дорогостоящего инкапсулянта со значительно более низкой скоростью пропускания водяного пара, чем EVA, и лишенного образования уксусной кислоты, наблюдалось серьезное снижение производительности в определенном варианте POE в модулях TOPCon с потерей мощности до 65% отн. В модулях TOPCon наблюдалось три типа отказов: точечный локализованный отказ, отказ в/вокруг соединения ленточных проводов и шин и отказ по всей площади ячеек/модулей. Эти отказы, вероятно, являются результатом электрохимических реакций с участием влаги, металлизации ячеек, ленточных проводов, загрязняющих веществ, паяльного флюса и добавок, выделяемых из POE. Наблюдаемые результаты подчеркивают два важных момента: 1) уязвимость и потенциальный отказ солнечных элементов TOPCon при воздействии высокой влажности и загрязняющих веществ и 2) высокий риск, связанный с определенными типами POE, которые могут потенциально неблагоприятно повлиять на ячейки TOPCon. Следовательно, крайне важно проявлять максимальную осторожность и точность при обращении и выборе инкапсуляционных материалов для модулей TOPCon. Соответственно, срочные и обширные исследовательские усилия имеют решающее значение для существенного повышения нашего понимания и укрепления надежности ячеек TOPCon против пагубного воздействия влаги и других загрязняющих веществ.

В NREL также провели исследования деградации различных технологий солнечных элементов при различном воздействии (свет, влажное и сухое тепло, потенциал), которые показали, что солнечные элементы TopCon, произведенные известными производителями (тестировались Jinko и JA Solar) имеют меньшую деградацию по сравнению с предыдущими поколениями (стандартные монокристаллы и PERC).

nrel degradation tests 2022 деградация солнечных

Исследование, проведенное Институтом энергетических систем Фраунгофера (ISE) в Германии, выявило проблемы с надежностью солнечных элементов с туннельным оксидным пассивированным контактом (TOPCon). В ходе исследования был проведен анализ 20 типов фотоэлектрических модулей TOPCon от широкого круга производителей с использованием ряда электрических характеристик и оценок ускоренного старения. Он обнаружил некоторые виды отказов, которые кажутся некритическими, такие как деградация, вызванная светом и температурой (LeTID).

Деградация TopCon - Исследование ISE
Однако исследование Fraunhofer ISE, которое недавно было опубликовано в журнале «Прогресс в фотоэлектрической энергетике», выявило критические эффекты деградации, вызванные проникновением влаги и УФ-облучением при ускоренном старении. Проблемы деградации, связанные с влажностью, были связаны с чувствительностью тока металлизационной пасты, которую можно было бы смягчить в будущих поколениях модулей.

Комбинированная последовательность испытаний УФ/ВЧ показала «W-образец» значительной деградации, за которой последовало частичное восстановление, пишут авторы исследования. Другие исследования показали, что на деградацию повлиял режим работы – короткое замыкание или разомкнутая цепь – тогда как на восстановление влияли температура, подача тока и, скорее всего, световое воздействие, хотя дальнейшие испытания по этому последнему фактору завершаются.

«Во время воздействия ультрафиолета во время испытаний в помещении наблюдалась новая картина деградации, демонстрирующая серьезные потери (до -12% после 120 кВтч/м2) с последующим восстановлением после испытаний на замораживание при влажности, что может повлиять на производительность на открытом воздухе и результаты сертификации. тесты (IEC 61730-2, Sequence B)», — написали авторы исследования.

В другом исследовании тесты показали большую производительность и меньшую деградацию у солнечных элементов n-типа. Исследования, проведенные Национальным центром контроля качества фотоэлектрических систем Китая, показывают, что новые модули TOPCon n-типа оправдывают свои обещания, превосходя по производительности предыдущее поколение продуктов PERC p-типа. Данные, собранные за шесть месяцев с помощью фотоэлектрической системы с фиксированным наклоном, показали, что продукты n-типа производят на 3,69% больше энергии, а также имеют гораздо меньшие потери производительности.

Испытание солнечных элементов n-типа
Переход фотоэлектрической промышленности к элементам с туннельно-оксидными пассивированными контактами n-типа (TOPCon) идет полным ходом, и ожидается, что предыдущее поколение PERC p-типа исчезнет с рынка в течение следующих нескольких лет. И поскольку все больше таких продуктов n-типа проникают в коммерческие фотоэлектрические установки по всему миру, отрасль стремится увидеть, насколько хорошо они соответствуют требованиям более высокой эффективности, лучшей производительности и более низкой скорости деградации, которые привели к быстрому переключитесь на производственную сторону. Национальный центр контроля качества фотоэлектрических систем в Китае последним опубликовал результаты, иллюстрирующие эффективность модулей n-типа в полевых условиях. Центр взял 20 фотоэлектрических модулей – 10 TOPCon n-типа и 10 PERC p-типа – от китайского производителя JinkoSolar и провел тестирование для сравнения их производительности при идентичных условиях установки. Модули, все двусторонние модели, состоящие из 144 полуэлементов, сначала были измерены в лаборатории, а затем установлены на монтажные конструкции с фиксированным наклоном под углом 40 градусов на площадке в Иньчуане, северо-западный Китай.

Производство энергии модулями контролировалось с помощью измерителя постоянного тока с интервалом в 1 минуту с сентября 2022 года по март 2023 года. Используя данные как лабораторных, так и наружных измерений, группа рассчитала выход энергии на ватт для каждой технологии, разделив их совокупные значения. выработка электроэнергии на среднюю испытательную мощность, умноженную на количество модулей.

Yield per watt graph деградация солнечных
Выработка электроэнергии на ватт для двух разных модулей JinkoSolar (Группа 1 – TOPCon, Группа 2 – PERC)

После семи месяцев установки результаты показали, что модули n-типа (группа 1 на диаграмме выше) достигли прироста энергоэффективности на 3,69% по сравнению с продуктами PERC. Модули также контролировались на предмет деградации, проходя лабораторные испытания до и после семимесячного периода установки.

Эти расчеты, основанные на делении начальной мощности минус мощность после установки на начальную испытательную мощность, показали среднегодовую скорость деградации 0,51% для продуктов TOPCon по сравнению с 1,38% для продуктов PERC.

Deg table деградация солнечных
Источник

Разбираемся в сути деградации TOPCon
Солнечные элементы Topcon являются передовой технологией, ставшей основной в солнечной энергетике и постепенно вытесняет PERC. Гетеропереходные (HJT) и IBC солнечные элементы также растут в популярности.

Оглядываясь назад в 2016 год, после того, как PERC уже стал основной технологией на рынкеи, исследователи и тестовые лаборатории узнали о проблемах деградации. Они увидели, что технология была особенно подвержена: индуцированной световой деградации (LID) и световой и повышенной температуре, вызванной деградацией (LETID).

После того, как основная причина была идентифицирована, производители элементов и модулей быстро приняли методы для смягчения этих эффектов в своих производственных процессах, и в дальнейшем показатели PERC не должны были страдать от LETID. В середине 2013 года исследователи, специалисты по тестированию и лаборатории сертификации начали предупреждать, что модули Topcon могут быть более чувствительными к определенным механизмам деградации. Вопрос заключается в том, являются ли отмеченные проблемы неотъемлемыми проблемами технологии Topcon или результатом применения определенных материалов или параметров производства процессов этих ранних модулей, которые не были полностью адаптированы к конкретным потребностям технологии.

В ранних исследованиях было обнаружено, что элементы «N-типа», по-видимому, более подвержены деградации, вызванной кислотой или влажностью, чем положительно легированные эквиваленты «P-типа». Последний ежегодный «Отчет по индексу фотоэлектрических модулей», опубликованный в мае 2023 года Renewable Energy Test Center, сторонней лабораторией тестирования, показал, что ячейки TopCon N-типа могут иметь более высокую восприимчивость к ультрафиолетовой деградации (UVID).

В июне 2023 Asier Ukar, директор испытательного подразделения Pi Berlin Spain, выразил обеспокоенность тем, что производители не были полностью осведомлены о различных механизмах деградации при переходе от Perc на производство элементов Topcon. PV Magazine обратился к ученым и специалистам по сертификации в ведущих институтах, чтобы спросить их о проблемах деградации Topcon. Производители также обрисовали в общих чертах шаги по устранению этих недостатков, которые они предпринимают.

Решение этих аспектов потребует от промышленности внедрить соответствующие меры, чтобы смягчить вредные эффекты, которые может повлиять на более высокую чувствительность к деградации. Очевидно, что модули Topcon не должны демонстрировать более высокие уровни деградации, чем сегодняшние модули PERC, имеющие срок службы 30 лет в реальных условиях эксплуатации, иногда в сложных условиях окружающей среды. Любую присущая более высокую чувствительность к деградации, связанную с переходом от технологии Perc к Topcon, следует четко отличать от любых «болезней роста» в недавно выпущенных на рынок модулях Topcon. Такие проблемы не обязательно отражают конкретную проблему Topcon, а скорее подчеркивают тот факт, что определенные процессы или материалы, например, инкапсулянты, еще не были полностью оптимизированы и настраивались на конкретные потребности технологии Topcon.

Технологические проблемы с новыми продуктами не являются уникальными для солнечной батареи. Некоторые производители могут быть просто слишком амбициозными, чтобы вывести продукт на рынок, скорее всего, в то время, когда полная квалификация и этапы оптимизации всех соответствующих параметров процесса в производстве не были полностью завершены. Такой подход эффективно делает клиентов «бета -тестерами» в недавно выпущенных продуктах. Хотя это может быть жизнеспособным вариантом разработки для программного обеспечения, мы считаем его вредным для фотоэлектрических продуктов. В конце концов, «исправление ошибок» для солнечных модулей, как правило, не может быть реализовано путем загрузки более новой версии, как это привычно для программных продуктов.

Если существует реальная проблема, то чаще всего необходимо обменивать модули, уже установленные в полевых условиях, что очень дорого и занимает время.  Трудно объяснить клиентам, что «болезни роста» в настоящее время наблюдаются у некоторых поставщиков Topcon, но не являются проблемами, присущими технологии. Подобно тому, как повар не может приготовить кулинарный шедевр с первой или второй попытки, также невозможно запустить новый тип ячейки на рынок, который отвечает всем требованиям качества, не проходя через определенную кривую обучения. Такая тонкая настройка может быть проведена только в рамках проб и ошибок, даже если производитель имеет многолетний опыт работы в производстве PERC, и с самого начала было достаточно удачно выбрать правильный счет материалов (BOM), который является искусством сам по себе.

С точки зрения исследования, проведенного TNO в Нидерландах, в отношении чувствительности к определенным типам деградации в элементах Topcon, предупреждения исследователей на трех областях:

1. Модули Topcon более чувствительны к водяному пару, чем Perc Panels?

Мы знаем, что некоторые производители действительно приняли дополнительные меры предосторожности в отношении этого механизма деградации, заявив, что они приписывают эту более высокую чувствительность с коррозией тонко пористого стекла, которое является «стеклянным» в модулях. По сообщениям, коррозия возникает из-за химических реакций между влажностью/уксусной кислотой и серебряной алюминиевой пастой и стеклянной фритте. Кристос Монокрус, из тестовой лаборатории Тюв Рейнланд Шанхай, не согласен. «Чувствительность фотоэлектрических модулей к входу водяного пара в основном контролируется их инкапсуляцией и в гораздо меньшей степени с помощью клеточных технологий», — говорит он. «Мы не ожидаем, что модули Topcon будут вести себя радикально отличающиеся от обычных фотоэлектрических модулей, когда речь идет о входе водяного пара». В качестве вывода можно сделать вывод, что химическая реакция, которая в конечном итоге приводит к коррозии и, следовательно, деградации, уже хорошо известна. Таким образом, можно предположить, что производители приняли этот аспект с самого начала и справились с ним посредством правильного выбора инкапсусанта.

2. Модули Topcon более подвержены деградации ультрафиолета?

На этот вопрос монокрус говорит: «Да, технологии Topcon демонстрируют повышенную чувствительность к УФ -радиации. Разложение объясняется [проблемами с] пассивацией поверхности, которая ухудшается после воздействия ультрафиолетового света. Таким образом, Tüv Rheinland проектирует внутренний стандарт для устранения УФ-индуцированного деградации модулей PV Topcon. Во время этого теста обе лица PV-модуля подвергаются воздействию повышенной дозы ультрафиолета (в 10 раз больше, чем в IEC 61215 и IEC 61730 [Стандартные условия тестирования]), которые считаются достаточными для оценки восприимчивости к деградации, вызванной УФ. ”Monokroussos приходит к выводу, что производители должны, следовательно, обращать особое внимание на правильный выбор инкапсулянта. «Как переднее стекло, так и инкапсулянт служат ультрафиолетовым фильтром для солнечных элементов», — говорит он. «Но, поскольку ячейки Topcon по своей природе более чувствительны к деградации ультрафиолетового излучения, а возможности УФ -фильтрации инкапсулянта с течением времени уменьшаются, поскольку модуль постоянно подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, необходимо выбирать и, как правило, толстый Учитывается слой инкапсулянта».

3. UKAR от PI Berlin говорит, что модули Topcon более чувствительны к поляризации деградации, вызванной потенциалом (PID-P).

Эта точка зрения разделяется другими экспертами? «Да, технологии N-типа, как правило, более склонны к поляризации PID»,-подтверждает Monokroussos. «Режим деградации обычно рассматривается как обратимый в поле, если задняя сторона модуля подвергается воздействию ультрафиолетового света. Вообще говоря, в большинстве прикладных сред, фотоэлектрические модули получат немного ультрафиолетового излучения с задней части в полевых условиях, но могут быть другие сценарии применения, например. Установки, установленные на крыше, где задняя сторона не получает достаточного ультрафиолетового излучения, что делает эти модули более восприимчивыми к серьезным потери мощности, возникающих в результате PID-P. В настоящее время Рабочая группа 2 МЭК [Международная электротехническая комиссия], которая является группой стандартизации, фокусирующейся на PV, работает над процедурой, которая позволила бы определить чувствительность фотоэлектрических модулей к PID-P. Подводя итог, во всех случаях существуют технологические причины, по которым производители должны уделять дополнительное внимание этим путям деградации. В то же время сегодня также доступны решения, которые не влекут за собой значительные дополнительные затраты, чтобы сдержать эти проблемы. Если в области установлены партии модулей Topcon, которые теперь имеют проблемы, это гораздо более указывает на то, что производитель, освобождающий свой продукт преждевременно, чем признак общей проблемы, связанной с технологией Topcon. Может быть заманчиво сделать мрачный взгляд и задаться вопросом, сколько времени потребуется, пока все производители Topcon в конечном итоге не скорректируют свои производственные процессы, чтобы приспособить эти существующие угрозы деградации.

Тем не менее, мы получили одну часть отзывов от исследовательского сообщества, который, по нашему мнению, гораздо лучше суммирует перспективы для фотоэлектрической индустрии, поскольку оно стоит на грани перехода от пластин P-типа на n-типа. Радован Копекек из Международного исследования солнечной энергетики Konstanz отмечает, что, хотя клетки с более высокой эффективностью могут быть подвержены всем формам деградации, N-тип обладает неотъемлемыми преимуществами. «Материал N-типа менее чувствителен к примесям и, следовательно, ухудшается в этой области-если вы понимаете, что делаете в процессе»,-говорит Копекек. «Если у вас находится процесс под контролем и выберете хорошую часть (например, двойное стекло и POE [Polyolefin Elastomer Encapsulant]), новые технологии модуля N-типа будут более стабильными. «К сожалению, когда технологические изменения происходят слишком быстро, продукты могут быть введены на рынок слишком быстро», — добавляет Копекек».

Источник

 

Эта статья прочитана 4675 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000
    PID - что это такое?Деградация солнечных панелей, вызванная потенциалом (PID) PID (Potential induced degradation) приводит к снижению эффективности солнечной батареи со временем. Деградация происходит из-за высокой разности потенциалов между ячейкой (полупроводником) и другими частями модуля, такими как крепление, алюминиевая рама и стекло. В результате…
  • 10000
    Срок службы солнечных батарей - 20, 40 или 60 лет?Сколько лет работают солнечные батареи? Солнечные батареи были испытаны в полевых условиях на многих установках. Практика показала, что срок службы солнечных батарей превышает 30 лет. Фотоэлектрические станции, работающие в Европе и США около 25 лет, показали снижение мощности модулей примерно…
  • 10000
    12 преимуществ Double-Glass солнечных модулейСолнечные фотоэлектрические модули с двойным стеклом Модули с двойным остеклением (double glass) Солнечные модули с двойным стеклом  появились на рынке сравнительно недавно - 5-7 лет назад, но до недавнего времени они были дороже обычных модулей. В 2017 году они стали…
  • 10000
    Современные солнечные элементы и модулиНовейшие технологии солнечных элементов и модулей Автор: Каргиев В.М., к.т.н. © Технологии производства солнечных элементов и панелей постоянно развиваются и совершенствуются. Производители и исследователи постоянно ищут пути увеличить эффективность солнечных панелей, повысить количество вырабатываемой энергии с единицы площади, улучшить их…
  • 10000
    Утилизация солнечных панелейЕсть ли вторая жизнь у солнечных панелей? В последние годы наблюдается активное развитие солнечной энергетики во всем мире. Этот тренд сопровождается реальным желанием использовать природные возобновляемые источники энергии с выгодой для населения стран, но без нанесения урона для окружающей среды. В…
  • 59
    Соединение солнечных панелей - 2 важных правилаКак правильно соединять солнечные модули в солнечную батарею? Для увеличения мощности солнечной батареи несколько фотоэлектрических модулей соединяют последовательно и/или параллельно. Увеличение мощности солнечной батареи позволяет больше использовать экологически чистую солнечную энергию для питания различных потребителей электроэнергии. Очень часто наши клиенты…
Реклама

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *