ความผิดพลาดและความล้มเหลวของโมดูล Solar PV

อุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ PV ที่ทันสมัยได้รับการออกแบบมาเพื่อการทำงานที่เชื่อถือได้ตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ทั้งๆที่มีข้อบกพร่องการผลิตและความล้มเหลวก่อนวัยอันควรยังคงเกิดขึ้นซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานของผลิตภัณฑ์

ความน่าเชื่อถือและคุณภาพได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นเพื่ออุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ PV ที่ทันสมัย เทคนิคการผลิตจำนวนมากแม้ว่าควบคุมและควบคุมคุณภาพไม่ดียังสามารถแนะนำข้อบกพร่องการผลิตลงในผลิตภัณฑ์และการติดตั้งภาคสนามเช่นเดียวกับการขนส่งอาจทำให้เกิดความเสียหายซึ่งทั้งหมดนี้สามารถทำให้อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์สั้นลง

ปัจจัยหนึ่งที่สำคัญในการลดต้นทุนของระบบเซลล์แสงอาทิตย์คือการเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของโมดูล PV สถิติของวันนี้แสดงอัตราการสลายตัวของกำลังไฟที่ใช้สำหรับโมดูลผลึก PV ซิลิคอนที่ 0,8% / ปี [1] แม้ว่าผลิตภัณฑ์ที่ทันสมัยได้รับการออกแบบมาให้ใช้วัสดุที่มีคุณภาพสูงขึ้นและการผลิตยานยนต์ แต่การแข่งขันด้านราคาส่งผลให้วัสดุบางลงและใช้ในการผลิตแผงน้อยลง นอกจากนี้ยังมีหลักฐานว่าผู้ผลิตบางรายได้เปลี่ยนกลับไปใช้วัสดุที่มีคุณภาพต่ำกว่าเพื่อลดราคา

ความล้มเหลวก่อนวัยอันควรของการติดตั้งสามารถมีความหมายทางการเงินที่สำคัญสำหรับการติดตั้ง PV เนื่องจากต้นทุนวงจรชีวิตที่สำคัญคือเงินทุน ความล้มเหลวของโมดูล PV เป็นผลกระทบที่อาจทำให้พลังงานของโมดูลลดลงซึ่งไม่ได้กลับรายการจากการทำงานปกติหรือสร้างปัญหาด้านความปลอดภัย

ปัญหาด้านเครื่องสำอางอย่างหมดจดซึ่งไม่มีผลกระทบใด ๆ เหล่านี้จะไม่ถือเป็นความล้มเหลวของโมดูล PV ความล้มเหลวของโมดูล PV มีความเกี่ยวข้องกับการรับประกันเมื่อมันเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่โมดูลมักประสบ [1]

โดยทั่วไปแล้วความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์แบ่งออกเป็นสามประเภทดังต่อไปนี้:

  • ทารกล้มเหลว
  • Midlife ล้มเหลว
  • การสึกหรอที่ล้มเหลว

รูปที่ 1 แสดงตัวอย่างสำหรับความล้มเหลวทั้งสามประเภทสำหรับโมดูล PV นอกจากความล้มเหลวของโมดูลเหล่านี้แล้วโมดูล PV หลายตัวแสดงการลดพลังงาน (LID) ที่เกิดจากแสงทันทีหลังจากการติดตั้ง LID เป็นประเภทความล้มเหลวที่เกิดขึ้น แต่อย่างใดและกำลังไฟที่จัดพิมพ์บนฉลากของโมดูล PV มักจะถูกปรับโดยการสูญเสียพลังงานอิ่มตัวที่คาดว่าจะได้มาตรฐานเนื่องจากความล้มเหลวนี้

รูปที่ 1: สถานการณ์ความล้มเหลวทั่วไปสามประการสำหรับโมดูลเซลล์สุริยะแบบผลึกเวเฟอร์ [1]

รูปที่ 1: สถานการณ์ความล้มเหลวทั่วไปสามประการสำหรับโมดูลเซลล์สุริยะแบบผลึกเวเฟอร์ [1]

LID: การเสื่อมสภาพที่เกิดจากแสง
PID: การลดลงที่อาจเกิดขึ้น
EVA: Ethylene ไวนิลอะซิเตท
J-box: กล่องแยก

ข้อผิดพลาดและการเกิดความล้มเหลว

การศึกษารายละเอียดของความล้มเหลวในการให้บริการตลอดอายุการใช้งานของพาเนลจะไม่พร้อมใช้งานเนื่องจากการติดตั้งส่วนใหญ่เป็นรุ่นล่าสุด รายงานการศึกษาการเสียชีวิตของทารกเช่นความล้มเหลวในการติดตั้งให้ตัวเลขระหว่าง 1 ถึง 2% ของการติดตั้งทั้งหมด [3] มีการศึกษาการจำลองสถานการณ์ด้วยอายุการใช้งานแบบเร่งหลายครั้ง แต่มีจำนวนแผง จำกัด

BP Solar รายงานอัตราความล้มเหลวของ 0,13% ตลอดระยะเวลาแปดปีสำหรับแผงโซลาเรซซี – ซีและ Sandia National Laboratories คาดการณ์อัตราความล้มเหลวที่ 0,05% ต่อปีจากข้อมูลภาคสนาม [4] อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้เป็นตัวเลขชีวิตในระยะสั้นและไม่มีตัวเลขเกี่ยวกับความล้มเหลวในชีวิตหลังการติดตั้งขนาดใหญ่

ข้อบกพร่องและความล้มเหลวที่สำคัญ

ความล้มเหลวสามารถแบ่งออกเป็นประเภทประสิทธิภาพและความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับความล้มเหลว ความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อทรัพย์สินหรือการบาดเจ็บต่อบุคลากร ประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องกับความล้มเหลวทำให้สูญเสียหรือลดลงของกำลังขับ

ข้อบกพร่องเกิดขึ้นในพื้นที่ต่อไปนี้:

  • เวเฟอร์หรือเซลล์ในผลิตภัณฑ์ PV แบบผลึก
  • การห่อหุ้ม
  • ฐานแก้ว
  • สายไฟภายใน
  • กรอบและอุปกรณ์
  • ชั้นอสัณฐานใน PV อสัณฐาน

ความผิดปกติของเวเฟอร์หรือเซลล์

การเสื่อมประสิทธิภาพของเซลล์เป็นเรื่องปกติตลอดอายุการใช้งานของเซลล์และไม่ถือว่าเป็นความผิดพลาดหรือความล้มเหลวเว้นแต่อัตราการย่อยสลายจะเกินขีด จำกัด ปกติ ส่วนใหญ่ของความผิดพลาดของเวเฟอร์หรือเซลล์จะแตกของเวเฟอร์และความเสียหายต่อการเชื่อมต่อและตัวนำ ความผิดพลาดเล็ก ๆ น้อย ๆ เกิดขึ้นจากความเสียหายของการเคลือบป้องกันแสงสะท้อน (ARC) และการกัดกร่อนของเซลล์ การเสื่อมสภาพของแสงในแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสัณฐานเป็นผลที่ทราบกันดีและไม่จำเป็นต้องถือว่าเป็นความล้มเหลว การเสื่อมสภาพที่เหนี่ยวนำให้เกิดที่อาจเกิดขึ้นเป็นปรากฏการณ์ใหม่ที่ปรากฏเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นที่ใช้ในระบบ PV

การเคลือบป้องกันการสะท้อนแสง

การเคลือบป้องกันแสงสะท้อน (ARC) จะช่วยเพิ่มการจับแสงดังนั้นจึงเป็นการเพิ่มการแปลงพลังงานของโมดูล การปนเปื้อน ARC เกิดขึ้นเมื่อการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนหลุดออกจากพื้นผิวซิลิคอนของเซลล์ สิ่งนี้ไม่ใช่ข้อบกพร่องที่ร้ายแรงเว้นแต่จะมีการแยกออกเป็นจำนวนมาก [2] การวิจัยแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติ ARC เป็นปัจจัยเชิงสาเหตุใน PID

การแตกของเซลล์

รอยแตกในโมดูล PV เป็นที่แพร่หลาย พวกเขาอาจพัฒนาในขั้นตอนต่าง ๆ ของอายุการใช้งานของโมดูล

ในระหว่างการผลิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งการบัดกรีทำให้เกิดความเครียดสูงในเซลล์ การเคลื่อนย้ายและการสั่นสะเทือนในการขนส่งสามารถกระตุ้นหรือขยายรอยแตกได้ [4] ในที่สุดโมดูลในสนามประสบภาระทางกลเนื่องจากลม (ความดันและการสั่นสะเทือน) และหิมะ (ความดัน)

รอยแตกขนาดเล็กอาจเกิดขึ้นหรือทำให้รุนแรงขึ้นโดย:

  • การผลิต
  • ขนส่ง
  • การติดตั้ง
  • ความเครียดในการบริการ (ความร้อนและอื่น ๆ )

ผลึกเวเฟอร์มีขนาดเพิ่มขึ้นและลดความหนาในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเพิ่มโอกาสในการแตกและแตก การแตกในเซลล์แสงอาทิตย์เป็นปัญหาของแท้สำหรับโมดูล PV เนื่องจากยากที่จะหลีกเลี่ยงและจนถึงขณะนี้โดยทั่วไปไม่สามารถวัดปริมาณผลกระทบที่มีต่อประสิทธิภาพของโมดูลได้ตลอดช่วงอายุการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรากฏตัวของรอยแตกขนาดเล็กอาจมีผลเพียงเล็กน้อยต่อกำลังของโมดูลใหม่ตราบใดที่ส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ยังคงเชื่อมต่อด้วยระบบไฟฟ้า

เมื่ออายุโมดูลและอยู่ภายใต้ความร้อนและความเครียดเชิงกลอาจมีการแตกได้ การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ซ้ำ ๆ ของชิ้นส่วนของเซลล์ที่แตกอาจส่งผลให้เกิดการแยกอย่างสมบูรณ์จึงทำให้ชิ้นส่วนของเซลล์ไม่ทำงาน สำหรับกรณีพิเศษนี้สามารถทำการประเมินการสูญเสียพลังงานได้อย่างชัดเจน สำหรับเซลล์ 60, โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ 230 W จะสามารถยอมรับการสูญเสียชิ้นส่วนของเซลล์ได้ตราบใดที่ส่วนที่สูญเสียนั้นมีขนาดเล็กกว่า 8% ของพื้นที่เซลล์ [3]

รูปที่ 2: หอยทากแทร็คเนื่องจากรอยแตกขนาดเล็กในเซลล์ [1]

รูปที่ 2: หอยทากแทร็คเนื่องจากรอยแตกขนาดเล็กในเซลล์ [1]

Micro-cracks เป็นรอยร้าวในสารตั้งต้นซิลิคอนของเซลล์ PV ซึ่งมักจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า รอยแตกสามารถก่อตัวในความยาวและทิศทางที่แตกต่างกันในเซลล์สุริยะ การแบ่งส่วนเวเฟอร์การผลิตเซลล์และกระบวนการฝังระหว่างกระบวนการผลิตทำให้เซลล์แตกในเซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ กระบวนการร้อยของเซลล์สุริยะนั้นมีความเสี่ยงสูงเป็นพิเศษในการแนะนำรอยแตก [1]

มีรอยแตกขนาดเล็กสามแหล่งในระหว่างการผลิต แต่ละคนมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้น:

  • รอยแตกที่เริ่มต้นจากริบบิ้นที่เชื่อมต่อระหว่างเซลล์นั้นเกิดจากความเค้นตกค้างที่เกิดจากกระบวนการบัดกรี รอยแตกเหล่านี้มักจะอยู่ที่ปลายหรือจุดเริ่มต้นของตัวเชื่อมต่อเนื่องจากมีความเค้นตกค้างสูงสุด รอยแตกประเภทนี้บ่อยที่สุด
  • การแตกข้ามที่เรียกว่าซึ่งเกิดจากเครื่องจักรกดบนแผ่นเวเฟอร์ในระหว่างการผลิต
  • รอยแตกที่เริ่มต้นจากขอบของเซลล์เกิดจากเซลล์กระทบกับวัตถุแข็ง

เมื่อมีรอยแตกของเซลล์ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นว่าในระหว่างการทำงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์รอยแตกสั้น ๆ ของเซลล์สามารถพัฒนาเป็นรอยแตกที่ยาวและกว้างขึ้น นี่เป็นเพราะความเครียดเชิงกลที่เกิดจากแรงลมหรือหิมะและความเครียดเชิงกลของเทอร์โมบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์เนื่องจากความผันแปรของอุณหภูมิที่เกิดจากการผ่านก้อนเมฆและการแปรผันของสภาพอากาศ

Micro-cracks อาจมีต้นกำเนิดที่แตกต่างกันและส่งผลให้ผลลัพธ์ “ค่อนข้างอ่อน” เช่นการลดการแตกของชิ้นส่วนของเซลล์ที่ได้รับผลกระทบถึงผลกระทบที่รุนแรงมากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการลดลงของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและประสิทธิภาพของเซลล์ สายตารอยแตกขนาดเล็กอาจปรากฏในรูปแบบที่เรียกว่า “เส้นทางหอยทาก” ในโครงสร้างเซลล์ อย่างไรก็ตามเส้นทางหอยทากซึ่งเป็นสัญญาณกระทบระยะยาวอาจเป็นผลมาจากกระบวนการทางเคมีที่ทำให้พื้นผิวของเซลล์เปลี่ยนแปลงและ / หรือจุดร้อน

ขึ้นอยู่กับรูปแบบรอยแตกของรอยแตกขนาดใหญ่ความร้อนความเครียดเชิงกลและความชื้นอาจนำไปสู่ชิ้นส่วนของเซลล์ “ตาย” หรือ “ไม่ได้ใช้งาน” ซึ่งทำให้สูญเสียพลังงานออกจากเซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ได้รับผลกระทบ ชิ้นส่วนเซลล์ที่ตายหรือไม่ใช้งานหมายความว่าส่วนหนึ่งของเซลล์แสงอาทิตย์นี้ไม่ได้มีส่วนช่วยในการส่งออกพลังงานทั้งหมดของโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์อีกต่อไป เมื่อส่วนที่ตายหรือไม่ใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์มีค่ามากกว่า 8% ของพื้นที่เซลล์ทั้งหมดมันจะนำไปสู่การสูญเสียพลังงานโดยประมาณเพิ่มขึ้นเป็นแนวตรงกับพื้นที่เซลล์ที่ไม่ได้ใช้งาน [1]

รอยแตกที่อาจเกิดขึ้นในระยะเวลาการทำงานที่ยาวนานขึ้นและเพิ่มผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อการทำงานและประสิทธิภาพของโมดูล PV ซึ่งอาจเป็นจุดร้อนเช่นกัน ไม่ได้ตรวจพบรอยแตกขนาดเล็กอาจส่งผลให้อายุการใช้งานของสนามน้อยกว่าที่คาดไว้ พวกเขาแตกต่างกันในขนาดที่ตั้งในเซลล์และคุณภาพผลกระทบ

สามารถตรวจพบรอยแตกขนาดเล็กในสนามก่อนทำการติดตั้งและตลอดอายุการใช้งานของโครงการ มีวิธีการทดสอบคุณภาพที่แตกต่างกันในการระบุรอยแตกขนาดเล็กซึ่งการทดสอบอิเลคโทรลูมิเนสเซนซ์ (EL) หรือการตรวจจับรอยแตกอีเลคโทรลูมิเนสเซนซ์ (ELCD) เป็นวิธีการหนึ่ง การทดสอบ EL สามารถตรวจหาข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้ก่อนโดยวิธีการทดสอบอื่น ๆ เช่นการถ่ายภาพอินฟราเรด (IR) ด้วยกล้องความร้อนคุณสมบัติ VA และการทดสอบแฟลช [1] ผู้ผลิตบางรายแนะนำให้ตรวจสอบแผงที่ติดตั้งเป็นประจำตลอดอายุการใช้งาน [3]

ข้อบกพร่องของการห่อหุ้ม

แผงโซลาร์เซลล์คือ“ แซนวิช” ซึ่งประกอบด้วยวัสดุหลายชั้น (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: ส่วนประกอบของโมดูล PV [2]

รูปที่ 3: ส่วนประกอบของโมดูล PV [2]

วัสดุห่อหุ้มที่ใช้ในการ:

  • ต้านทานความร้อนความชื้นรังสียูวีและการขี่จักรยานด้วยความร้อน
  • ให้การยึดเกาะที่ดี
  • จับคู่แก้วกับเซลล์
  • แยกองค์ประกอบไฟฟ้า
  • ควบคุมลดหรือกำจัดความชื้นเข้า

วัสดุที่ใช้เคลือบผิว มากที่สุด ที่ใช้ในการห่อหุ้มคือเอทธิลีนไวนิลอะซิเตท (EVA) ความล้มเหลวของ encapsulant อาจส่งผลให้เกิดความล้มเหลวหรือการเสื่อมสภาพของโมดูล PV

การยึดเกาะล้มเหลว

การยึดเกาะระหว่างกระจก encapsulant เลเยอร์แอคทีฟและเลเยอร์ด้านหลังสามารถถูกทำลายได้ด้วยเหตุผลหลายประการ เทคโนโลยีฟิล์มบางและประเภท PV อื่น ๆ อาจมีออกไซด์โปร่งใส (TCO) หรือชั้นที่คล้ายกันซึ่งอาจแยกออกจากชั้นกระจกที่อยู่ติดกัน

โดยทั่วไปหากการยึดเกาะถูกบุกรุกเนื่องจากการปนเปื้อน (เช่นการทำความสะอาดกระจกที่ไม่เหมาะสม) หรือปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมการปนเปื้อนจะเกิดขึ้นตามด้วยความชื้นและการกัดกร่อน การแยกที่ส่วนต่อประสานภายในเส้นทางแสงจะส่งผลให้เกิดการสะท้อนด้วยแสง (เช่นสูงถึง 4%, การสูญเสียพลังงาน, ที่อินเทอร์เฟซอากาศ / โพลีเมอร์เดียว) และการสูญเสียกระแสไฟ (พลังงาน) จากโมดูล [1]

การผลิตกรดอะซิติก

แผ่น EVA ทำปฏิกิริยากับความชื้นในรูปแบบกรดอะซิติกซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการกัดกร่อนของส่วนประกอบภายในของส่วนประกอบโมดูล PV สิ่งนี้อาจเป็นผลมาจากกระบวนการชราของ EVA และสามารถโจมตีผิวสัมผัสเงินและส่งผลกระทบต่อการผลิตเซลล์ สำหรับแผ่นหลังแบบดูดซึมได้นี่ไม่ใช่ปัญหาเนื่องจากกรดอะซิติกสามารถหนีได้ อย่างไรก็ตามสำหรับแผ่นด้านหลังที่ผ่านไม่ได้ข้อบกพร่องนี้อาจทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป

Encapsulant เปลี่ยนสี

ซึ่งจะส่งผลให้การสูญเสียการส่งสัญญาณบางอย่างจึงลดพลังงาน การเปลี่ยนสีเกิดจากการฟอกออกซิเจนดังนั้นด้วยแผ่นหลังที่ระบายอากาศได้ทำให้ศูนย์กลางของเซลล์เปลี่ยนสีในขณะที่วงแหวนด้านนอกยังคงชัดเจน สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเชื่อมขวางที่ไม่ดีและ / หรือสารเติมแต่งในสูตรของ EVA

รูปที่ 4: การเปลี่ยนสี EVA [5]

รูปที่ 4: การเปลี่ยนสี EVA [5]

โดยไม่ต้องใช้ความเข้มข้นใช้เวลาห้าถึงสิบปีในการมองเห็นการเปลี่ยนสีและอีกต่อไปเพื่อเริ่มลดการใช้พลังงาน ไม่ใช่ EVA เองที่เปลี่ยนสี แต่เป็นสารเติมแต่งในสูตร ข้อบกพร่องนี้สามารถป้องกันแสงบางส่วนจากการเข้าถึงแผง [5]

delamination

การปนเปื้อนคือการแยกสารห่อหุ้มออกจากแก้วหรือเซลล์ การปนเปื้อนอาจอยู่ระหว่างซูเปอร์สเตรต (แก้ว) พื้นผิว (แผ่นหลัง) และห่อหุ้มหรือระหว่างห่อหุ้มและเซลล์ การปนเปื้อนจากกระจกด้านหน้าสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการยึดเกาะของ EVA ไม่ดีหรือขั้นตอนการทำความสะอาดกระจกที่ไม่ดีในระหว่างกระบวนการผลิต ข้อบกพร่องนี้สามารถป้องกันแสงบางส่วนจากการเข้าถึงแผง ปัญหาอาจรุนแรงขึ้นหากความชื้นสะสมในโมฆะและสร้างวงจรสั้นใกล้กับลวดบัดกรี

การปนเปื้อนจากเซลล์มักเกิดจากการเชื่อมโยงที่ไม่ดีหรือการปนเปื้อนของผิวเซลล์ ข้อบกพร่องนี้อาจร้ายแรงเนื่องจากเมื่อฟองอากาศถูกสร้างขึ้นในลามิเนตมีความเป็นไปได้สำหรับการสะสมความชื้นและลัดวงจร เกิดการปนเปื้อนจากเม็ดมีดหาก EVA ไม่เกาะติดกับเม็ดมีดในระหว่างการผลิต

เส้นทางใหม่และการกัดกร่อนที่ตามมาภายหลังการแยกจะลดประสิทธิภาพของโมดูล แต่ไม่ก่อให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยโดยอัตโนมัติ อย่างไรก็ตามการลอกแผ่นด้านหลังอาจทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่จะสัมผัสกับส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ เมื่อโมดูลถูกสร้างขึ้นด้วยกระจกด้านหน้าและแผ่นหลังอาจมีความเค้นเพิ่มขึ้นที่ทำให้เกิดการแตกและ / หรือการแตกของแก้ว

ข้อบกพร่องแผ่นหลัง

แผ่นด้านหลังของโมดูลทำหน้าที่ปกป้องทั้งสองชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จากการสัมผัสโดยตรงกับสภาพแวดล้อมและเพื่อให้การทำงานที่ปลอดภัยในที่ที่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูง แผ่นหลังอาจประกอบด้วยกระจกหรือโพลีเมอร์และอาจรวมฟอยล์โลหะ

ภาพที่ 5: การปนเปื้อน (Rycroft)

ภาพที่ 5: การปนเปื้อน (Rycroft)

โดยทั่วไปแผ่นหลังทำจากโครงสร้างลามิเนตที่มีความเสถียรสูงและโพลีเมอร์ที่ทนต่อรังสียูวีซึ่งมักจะเป็นฟลูออโรโพลีเมอร์ด้านนอกสัมผัสโดยตรงกับสิ่งแวดล้อมชั้นในของ PET ตามด้วยชั้นห่อหุ้ม .

เมื่อใช้กระจกหลังแทนแผ่นหลังอาจทำให้การแตกหัก หากโมดูลถูกสร้างเป็นอุปกรณ์แบบฟิล์มบางบนแผ่นด้านหลัง (CIGS ของวัสดุพิมพ์) สิ่งนี้จะแสดงให้เห็นถึงอันตรายด้านความปลอดภัยที่สำคัญนอกเหนือไปจากการสูญเสียพลังงานที่สำคัญหรือมีความเป็นไปได้มากกว่าสำหรับโมดูลนั้น อาจมีช่องว่างเล็ก ๆ ตามรอยแตกและแรงดันไฟฟ้าบางส่วนที่สามารถผลิตและคงสภาพอาร์คไฟฟ้าได้

หากสิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกับความล้มเหลวของไดโอดบายพาสแรงดันไฟฟ้าของระบบทั้งหมดอาจปรากฏในช่องว่างทำให้เกิดอาร์คที่มีขนาดใหญ่และยั่งยืนซึ่งมีแนวโน้มว่าจะละลายกระจกซึ่งอาจทำให้เกิดไฟไหม้ อย่างไรก็ตามหากแผ่นกระจกด้านหลังแตกในโมดูลผลึก Si ทั่วไปก็จะยังคงมีชั้นของสารห่อหุ้มเพื่อให้การแยกไฟฟ้าขนาดเล็ก

การปนเปื้อนจาก EVA สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการยึดเกาะที่ไม่ดีระหว่าง EVA และแผ่นหลังหรือถ้าชั้นการยึดเกาะของแผ่นด้านหลังได้รับความเสียหายจากการสัมผัสกับรังสี UV หรืออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

สีเหลืองด้านหน้าเกิดจากการเสื่อมสภาพของโพลีเมอร์ที่ใช้ในการส่งเสริมการยึดเกาะของแผ่นหลังเฉพาะเพื่อห่อหุ้ม สีเหลืองมักเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติเชิงกลที่เลวลง ด้วยข้อบกพร่องนี้อาจเป็นไปได้ว่าแผ่นด้านหลังอาจแยกออกในที่สุดและ / หรือแตก [3]

สีเหลืองด้านอากาศเป็นสัญญาณของความไวแสงยูวีที่สามารถเร่งได้ด้วยอุณหภูมิสูง ข้อบกพร่องนี้ยังเกิดขึ้นในแผ่นหลังบางอันเนื่องจากความร้อนลดลง สีเหลืองมักเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติเชิงกลที่เลวลง ด้วยข้อบกพร่องนี้อาจเป็นไปได้ว่าแผ่นด้านหลังอาจแยกออกในที่สุดและ / หรือแตก [3]

จุดร้อน

การทำความร้อนแบบฮอตสปอตเกิดขึ้นในโมดูลเมื่อกระแสไฟทำงานเกินกว่ากระแสลัดวงจรที่ลดลง (I sc ) ของเซลล์ที่มีเงาหรือผิดปกติหรือกลุ่มของเซลล์ เมื่อเงื่อนไขดังกล่าวเกิดขึ้นเซลล์ที่ได้รับผลกระทบหรือกลุ่มของเซลล์จะถูกบังคับให้มีอคติย้อนกลับและจะต้องกระจายพลังงาน

ภาพที่ 6: เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมด้วยแถบริบบิ้น [6]

ภาพที่ 6: เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดผลึกซิลิคอนเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมด้วยแถบริบบิ้น [6]

หากการกระจายพลังงานสูงพอหรือ จำกัด เฉพาะเซลล์แบบเอนเอียงแบบย้อนกลับสามารถทำให้ร้อนมากเกินไปซึ่งทำให้เกิดการหลอมประสานและ / หรือซิลิคอนและการเสื่อมสภาพของ encapsulant และแผ่นหลัง [5]

ริบบิ้นตัวนำและความล้มเหลวของข้อต่อ

แผงโซลาร์เซลล์ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานสองอย่างคือหน้าสัมผัสด้านหน้าและด้านหลังทำให้สามารถส่งกระแสไปยังวงจรภายนอกได้ ปัจจุบันดำเนินการโดยแถบบัสที่บัดกรีไปยังหน้าสัมผัสด้านหน้าและด้านหลัง ความล้มเหลวของสายริบบิ้นที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงานออก การหยุดเชื่อมต่อระหว่างกันเกิดขึ้นเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวหรือความเค้นเชิงกลซ้ำ ๆ ยิ่งไปกว่านั้นการเพิ่มความหนาของริบบิ้นหรือข้อต่อของริบบิ้นทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างกันและส่งผลให้เกิดการลัดวงจรของเซลล์และเซลล์เปิด

ส่วนที่สำคัญของโมดูลคือการประสานการเชื่อมต่อระหว่างกัน พวกเขาประกอบด้วยวัสดุหลายอย่างถูกผูกมัดเข้าด้วยกันรวมถึงประสาน, บัสบาร์, ริบบิ้นและเวเฟอร์ซิลิคอน วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติทางความร้อนและเชิงกลที่แตกต่างกัน ในการเชื่อมชุดประกอบจะพัฒนาประเด็นความน่าเชื่อถือทางความร้อนซึ่งเกิดจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของความร้อน ประสานให้การเชื่อมต่อระหว่างอิเล็กโทรดและริบบิ้น

อุณหภูมิโมดูล PV จะแตกต่างกันไปตามสภาพอากาศในท้องถิ่นซึ่งจะส่งผลต่ออัตราการเสื่อมสภาพของการบัดกรีเชื่อมต่อโครงข่าย ในการวิเคราะห์แบบจำลองการทำนายอายุการใช้งานมีรายงานว่าสำหรับโมดูล c-Si PV ชนิดเดียวกันที่ตั้งอยู่ในสภาพอากาศที่แตกต่างกันอายุการใช้งานสั้นที่สุดในทะเลทรายตามด้วยในเขตร้อน

แม้ว่าการใช้กระบวนการบัดกรีในการประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ในโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์มีข้อได้เปรียบของผลิตภัณฑ์ที่ให้ผลผลิตที่มีความน่าเชื่อถือสูงในราคาต้นทุนการผลิตที่น้อยที่สุด แต่เทคโนโลยีเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงพร้อมศักยภาพในการสร้างแรงเฉือนในซิลิคอนเวเฟอร์ ความล้มเหลวและการเสื่อมสภาพของข้อต่อประสานทำให้เกิดความต้านทานแบบอนุกรมเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การสูญเสียพลังงาน

โมดูลอายุการใช้งาน

ความผิดพลาดทั้งหมดข้างต้นมีส่วนทำให้ความเสื่อมโทรมและความผิดพลาดขั้นสูงสุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ โมดูล PV ได้รับการออกแบบให้มีอายุการใช้งาน 20 ปีขึ้นไปและโมดูลใหม่จะได้รับโปรแกรมการทดสอบแบบเร่งความเร็วซึ่งจำลองผลกระทบของความร้อนความชื้นการหมุนรอบอุณหภูมิการแผ่รังสียูวีและปัจจัยอื่น ๆ [5] ผลลัพธ์ของโปรแกรมทดสอบที่ดำเนินการโดย Kohl แสดงในรูปที่ 7 [7]

ภาพที่ 7: การทดสอบการเร่งอายุด้วยโมดูล c-Si เชิงพาณิชย์ [7]

ภาพที่ 7: การทดสอบการเร่งอายุด้วยโมดูล c-Si เชิงพาณิชย์ [7]

ระดับพลังงานปกติที่ 0,8 นั้นมักถูกใช้จนหมดอายุการใช้งานสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ จะเห็นได้จากเส้นโค้งการทดสอบว่าแผงควบคุมเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วหลังจากจุดนี้

ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 การรับประกันสิบปีเป็นเรื่องปกติ วันนี้ผู้ผลิตเกือบทั้งหมดเสนอการรับประกัน 20 ถึง 25 ปี แต่รับประกัน 25 ปีไม่ได้หมายความว่าโครงการได้รับการคุ้มครอง หนึ่งต้องถามคำถามต่อไปนี้:

  • ซัพพลายเออร์โมดูลจะอยู่ในรอบ 15 ปีเมื่อพบปัญหาหรือไม่
  • ซัพพลายเออร์จัดหาเงินทุนในบัญชี escrow เพื่อให้แน่ใจว่าถ้ามันหายไปโครงการจะได้รับการคุ้มครองหรือไม่?
  • ซัพพลายเออร์ใช้การทดสอบคุณสมบัติของ IEC เพื่ออ้างสิทธิ์เกี่ยวกับความทนทานในระยะยาวหรือไม่?
  • หากซัพพลายเออร์อยู่แค่ห้าปีเท่านั้นมันจะอ้างได้อย่างไรว่าโมดูลมีอายุการใช้งาน 25 ปี

การเพิ่มความยาวของการรับประกันนั้นมีแนวโน้ม แต่นักลงทุนหรือผู้พัฒนาต้องตรวจสอบ บริษัท อย่างรอบคอบหากเป็น [4]

อ้างอิง

[1] IEA:“ การ ทบทวนความล้มเหลวของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ ”, รายงานขั้นสุดท้ายของงาน 13 จากภายนอก, IEA-PVPS, มีนาคม 2014
[2] Dupont:“ คำแนะนำในการทำความเข้าใจข้อบกพร่องของแผงโซลาร์เซลล์: ตั้งแต่การประดิษฐ์ไปจนถึงโมดูลที่มีฟิลด์ ”, www.dupont.com
[3] M Kontges, et al:“ สถิติการแตกของโมดูลเซลล์สุริยะแบบผลึก ”, การประชุมและนิทรรศการพลังงานแสงอาทิตย์แห่งที่ 26 ของยุโรป, 2011
[4] E Fitz:“ ผลกระทบด้านล่างของความน่าเชื่อถือของโมดูล PV ”, Renewable Energy World, มีนาคม 2011
[5] J Wolgemuth และคณะ: ” โหมดความล้มเหลวของโมดูล Si ผลึก “, PV Module Reliability Workshop 2010
[6] M Zarmai:“ การทบทวนเทคโนโลยีเชื่อมต่อโครงข่ายเพื่อปรับปรุงการประกอบโมดูลเซลล์สุริยะแบบผลึกซิลิคอนเซลล์แสงอาทิตย์ ”, Applied Energy, 2015
[7] M Koehl et al: ความน่าเชื่อถือของ PV (Cluster II): ผลลัพธ์ของโครงการร่วมสี่ปีของเยอรมัน – ส่วนที่ 1, ผลลัพธ์เร่งการทดสอบอายุและการสร้างแบบจำลองของการสลายตัว, EU-PVSEC ที่ 25, 2010

 

อ้างอิง : http://th.dsisolar.com/info/solar-pv-module-faults-and-failings-41923128.html