Vad är anti-PID-effekten av solpaneler?
1.PID-effekt
Det fullständiga namnet på PID är: Potentiell inducerad nedbrytning, vilket betyder potentiell inducerad nedbrytning.
PID-effekten upptäcktes och föreslogs först av det amerikanska företaget SunPower 2005. Den hänvisar till långvarig drift av komponenter vid hög spänning, förekomsten av läckström mellan täckglaset, förpackningsmaterial och ramar, och ackumulering av en stor mängd laddning på cellens yta, vilket försämrar passiveringseffekten på cellens yta, vilket leder till en minskning av fyllfaktorn, kortslutningsström och öppen spänning, vilket gör komponentens prestanda lägre än designen standard. Graden av dämpning kan nå 50 %, men denna dämpning är reversibel.
2. Mekanism för PID-effekt
① Högspänningseffekt
Den storskaliga tillämpningen av solcellssystem har lett till högre och högre systemspänningar. Batterimoduler kräver ofta att flera moduler kopplas i serie för att nå växelriktarens MPPT-arbetsspänning, vilket leder till mycket hög öppen kretsspänning och arbetsspänning.
Om man tar en 72-cellbatterimodul på 450 W i STC-miljö som ett exempel, är den öppna kretsspänningen för en 20-strängbatterimodul så hög som 1000V och arbetsspänningen är så hög som 800V. Eftersom solcellskraftverk måste utrustas med åskskydd och jordningsprojekt, måste aluminiumlegeringsramarna för allmänna komponenter vara jordade, och en DC-högspänning på nästan 1000V kommer att bildas mellan battericellerna och aluminiumramen, vilket orsakar en spänningsförspänning mellan kretsen och metalljordningsramen.
② Jonmigrering
Under den höga spänningen mellan batterimodulens förpackningsmaterial och materialen på dess övre och nedre ytor, och mellan battericellen och dess jordade metallram, inträffar jonmigrering, vilket resulterar i komponentprestandaförsämring.
När solcellen är polariserad med hög negativ spänning finns det en relevant spänningsskillnad mellan själva batteriet och modulramen. Detta är på nollpotential eftersom det för det mesta är jordat, så på grund av det mycket korta avståndet mellan solcellen och ramen och på grund av eventuella föroreningar i tätningsmaterialet kan ström genereras mellan cellen och ramen, vilket skapar strömläckage för hela solcellsmodulen.
3. Orsaker till PID-effekt
① Vattenånga kommer in i solpanelen
Vattenånga har en betydande inverkan på PID-effekten i solpaneler. När temperaturen stiger börjar vattenångan i luften att kondensera och ackumuleras på ytan av solpanelen. Med tiden kan denna kondens leda till ackumulering av fukt i solpanelen, vilket kan orsaka problem.
Vattenånga som kommer in i solpanelen kan skapa en sluten elektrisk krets med solcellerna och andra komponenter i solpanelen. Detta resulterar i ett flöde av el som kan göra att solpanelen fungerar sämre än den borde.
② EVA-hydrolys
Den andra vanligaste orsaken till PID-effekten är hydrolysen av etylenvinylacetat (EVA) inkapslingsmaterial. EVA är ett flitigt använt inkapslingsmaterial vid tillverkning av solpaneler. När EVA utsätts för hög luftfuktighet och temperatur är det benäget att generera ättiksyra (vinäger).
Ättiksyra som produceras genom hydrolys av EVA interagerar med de metalliska komponenterna i solpanelen och skapar en väg för strömflödet. Flödet av denna ström orsakar en förlust av uteffekt.
③ Kemiska reaktioner på glasytan
Den tredje orsaken till PID-effekten är den kemiska reaktionen mellan ättiksyra och glasytan på solpanelen. Kombinationen av ättiksyra och glasytan ger natriumacetat. Natriumacetat är en elektrolytlösning som kan leda elektricitet. Detta flöde av el leder till en förlust av effekt.
④ Natriumjoner som rör sig i ett elektriskt fält
Det fjärde skälet till PID-effekten är rörelsen av natriumjoner i ett elektriskt fält. Natrium är den mest rörliga jonen i glas, och när den kommer in i solpanelen reagerar den med solcellerna och skapar en sluten krets.
När solpanelerna utsätts för en hög spänningsskillnad kan natriumjoner migrera inuti solpanelen och skapa områden med hög elektrisk potential. Detta flöde av el leder till en förlust av effekt.
4. PID-testmetod
Det finns en specifik serie standarder - IEC 62804 Photovoltaic (PV) moduler: Testmetod för att upptäcka potentiell inducerad nedbrytning. Testförhållandena för att detektera potentiell inducerad nedbrytning enligt IEC 62084 är:
60 graders lufttemperatur
85% relativ luftfuktighet
Spänningsförspänning på +1000V, -1000V, +1500V eller -1500V (beroende på PV-modulens egenskaper)
Total testtid är 96 timmar
Godkäntkriterierna är huvudsakligen relaterade till effektförsämringen uppmätt i slutet av testet. Om det inte överstiger 5 % är provet godkänt. Därför säkerställer inte detta test att PID inte kommer att inträffa eller att modulen är PID-fri. PV-moduler med lägre effektförsämring enligt IEC 62804-certifieringen kan vara de mest motståndskraftiga mot PID-effekter. För närvarande förlänger vissa tillverkare certifieringen (upp till 600 timmar), och denna typ av test är tillförlitlig för produkter som är resistenta mot PID-effekter.
5. Lösningar på PID-effekten
PID-effekt av kristallina kiselmoduler av P-typ (konventionella ASF-celler, PERC-celler)
I verklig drift av kraftverk är PID-dämpning vanlig i konventionella kristallina kiselmoduler med ramar (soda-kalkglas, EVA-film). Ju högre DC-systemspänningen är, desto högre luftfuktighet och ju högre temperatur, desto allvarligare är PID-dämpningen. PID-effekten av kristallina kiselmoduler av P-typ kan reduceras med följande metoder:
A. Använd kvartsglas istället för soda-kalkglas för att ta bort Na+- och Ca+2-joner;
B. Använd ramlösa moduler av dubbla glas för att undvika ramjordning;
C. Använd kompositramar (nylon, polyuretanmaterial, etc.);
Förbättra EVA eller öka densiteten av nitridfilmen på cellens yta;
② PID-effekt av N-typ kristallina kiselmoduler (TOPCon-celler)
PID-effekten av N-typ kristallina kiselmoduler orsakas inte längre av migrerande joner (Na+, Ca+2), utan av den dielektriska polariseringen av passiveringsskiktet som orsakas av potentialskillnaden mellan batteriet och modulramen. Därför kan PID-effekten av N-typ kristallina kiselmoduler förhindras genom att införa ett passiveringsskikt med högre konduktivitet och lägre dielektricitetskonstant.
③ PID-effekt av HJT-batterikomponenter
Strukturen på HJT-batterier är helt annorlunda än PERC och TOPCon. Passiveringsskiktet använder transparent oxid ledande film (TCO) istället för SiN4. Under högspänningsförspänningsförhållanden finns det inget isolerande skikt för ackumulerad laddning, så PID-fenomen kommer inte att inträffa. Därför har HJT-batteri potential att motstå PID.